1.一种超级电容电极材料,其特征在于,所述电极材料包括内核和外壳,所述内核为一体化核壳式纳米负载电极材料的聚集体,所述外壳为有机碳源经碳化得到的碳化产物;
所述一体化核壳式纳米负载电极材料的聚集体,按重量百分比计,包括15‑25%的纳米负载电极活性材料、50‑80%的改性LaMnO3钙钛矿纤维、1‑10%的导电剂、1‑10%的增稠剂;
所述有机碳源选自葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇中至少一种;
所述纳米负载电极活性材料的制备方法如下:
1)将MCM‑22分子筛和蔗糖溶解于去离子水中,再滴加浓硫酸后进行搅拌、静置,在160‑
180℃下预碳化18‑25h,将得到的产物转移至管式炉中,升温至800‑900℃并恒温2‑5h,自然冷却后加入到氢氧化钠溶液中,在70‑90℃下搅拌过夜,离心分离后反复洗涤至中性,冷冻干燥后得到多孔碳纳米片;
2)将多孔碳纳米片超声分散于去离子水中,分别加入K2PdCl4和CuCl2.2H2O,搅拌后向其中滴加NaBH4,在室温下剧烈搅拌1‑3h,离心清洗后烘干,得到预处理多孔碳纳米片;
3)量取适量去离子水溶解含Ni(NO3)2.6H2O、Co(NO3)2.6H2O、NH4Cl以及尿素的溶液并搅拌30‑50min,配制得到反应液,将预处理多孔碳纳米片置于高压反应釜中,随后加入搅拌好的反应液,在120‑150℃下反应3‑8h,自然冷却至室温,经离心分离、烘干后即可得到所需的纳米负载电极活性材料;
所述改性LaMnO3钙钛矿纤维的制备方法如下:
1)将Co(NO3)2.6H2O、2‑甲基咪唑溶解于去离子水中,将两者迅速混合,倒入容器中,将LaMnO3钙钛矿纤维置于容器中,在室温下静置4‑10h,随后用去离子水和乙醇反复交替冲洗,烘干后得到预处理LaMnO3钙钛矿纤维;
2)将Ni(NO3)2.6H2O超声溶解于无水乙醇中,将预处理LaMnO3钙钛矿纤维浸没在配制的溶液中,在室温下静置10‑15h,用去离子水反复洗涤后烘干,得到改性LaMnO3钙钛矿纤维。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤1)中,所述MCM‑22分子筛、蔗糖、去离子水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的用量比例为20‑50g:14.5‑32.2g:60‑
100mL:1‑6mL:200‑500mL;
所述氢氧化钠溶液的浓度为4‑6mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤1)中,所述管式炉在使用前,需通入0.5‑1.0h氮气排除管内多余空气。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤2)中,所述多孔碳纳米片、去离子水、K2PdCl4、CuCl2.2H2O、NaBH4的用量比例为50‑100g:3‑10L:120‑180mL:
100‑150mL:50‑80mL;
所述K2PdCl4的浓度为12‑16mol/L、CuCl 2.2H2O的浓度为4‑8mol/L、NaBH4的的浓度为
0.22‑0.28mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤3)中,所述反应液中,去离子水为150‑300mL,并含有4‑10mmol的Ni(NO3)2.6H2O、4‑10mmol的Co(NO3)2.6H2O、
20‑40mmol的NH4Cl以及80‑150mmol尿素。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤1)中,所述Co(NO3)2.6H2O、2‑甲基咪唑、去离子水以及LaMnO3钙钛矿纤维的用量比例为20‑40g:50‑80g:
1.5‑3.0L:200‑500g。
7.根据权利要求1所述的一种超级电容电极材料,其特征在于,步骤2)中,所述Ni(NO3)2.6H2O和无水乙醇的用量比例为3‑10g:100‑180mL。
8.如权利要求1所述的超级电容电极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)将纳米负载电极活性材料、改性LaMnO3钙钛矿纤维、导电剂以及增稠剂混合,加水调节浆料的粘度为3000‑6000cP,过滤浆料,再向过滤后的浆料中通入压力为0.2‑0.8MPa的酸性气体,随后抽真空,得到浆料;
2)按照质量比为(1‑10):(300‑500),将有机碳源分散在水中,然后加入浆料,并控制纳米负载电极活性材料与有机碳源的质量比为(80‑120):(1‑5),混合均匀后在100‑180℃下造粒,干燥后得到粒径为10‑50μm的电极材料前驱体;
3)将电极材料前驱体移至回转炉中,在惰性气体保护下进行炭化,炭化温度为500‑700℃,炭化时间3‑10h,即可得到所需的超级电容电极材料。