专利汇可以提供一种钙钛矿型锰/钴/镍酸盐的超级电容器电极材料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种同时具有高比电容和较大窗口 电压 的 钙 钛 矿型 氧 化物 电极 材料。这种电极材料是具有ABO3型 钙钛矿 结构的掺杂锰/钴/镍酸盐氧化物 纳米材料 ,及担载Ag的掺杂锰/钴/镍酸盐氧化物纳米材料和与 石墨 烯复合掺杂锰/钴/镍酸盐氧化物纳米材料。其A位 原子 为三价的稀土 金属离子 和二价金属离子的一种或者混合,B原子位同时含有Mn、Co、Ni的两种或者三种。化学式为:(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ,其中L为La,Pr,Nd,Sm等三价的 稀土金属 离子的一种或混合,S为Ca,Sr,Ba,Pb等二价金属离子的一种或者混合,0 纳米粉体 ,或者厚度为50-1000nm的 薄膜 ,或者直径为100-500nm,长度在500-5000nm的 纳米 纤维 。,下面是一种钙钛矿型锰/钴/镍酸盐的超级电容器电极材料专利的具体信息内容。
1.一种钙钛矿型锰/钴/镍酸盐的超级电容器电极材料,其特征在于:电极材料具有ABO3型钙钛矿结构,其A位原子为三价的稀土金属离子和二价金属离子的一种或者混合,B原子位同时含有Mn、Co、Ni的两种或者三种;化学式为:(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ的掺杂锰/钴/镍酸盐氧化物纳米材料,和载Ag的锰/钴/镍酸盐纳米材料,以及复合石墨烯的锰/钴/镍酸盐纳米材料,
其中L为La,Pr,Nd,Sm三价的稀土金属离子的一种或混合,S为Ca,Sr,Ba,Pb二价金属离子的一种或者混合;其中,0
所述化学式为(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ的钙钛矿型掺杂锰/钴/镍酸盐纳米材料为晶粒尺度为10-100nm纳米粉体,或者厚度为50-1000nm的薄膜,或者直径为100-500nm,长度在500-5000nm的纳米纤维。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿型锰/钴/镍酸盐的超级电容器电极材料,其特征在于:
电极材料为具有所述化学式且担载Ag的掺杂锰/钴/镍酸盐纳米材料,即化学式表示为:
(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ:mAg;其中0
电极材料为具有所述化学式的钙钛矿型锰/钴/镍酸盐与石墨烯的复合纳米材料,即:(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ/石墨烯、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ/石墨烯、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ/石墨烯、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ/石墨烯;以及(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ:mAg/石墨烯、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ:mAg/石墨烯、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ:mAg/石墨烯、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ:mAg/石墨烯。
5.一种采用溶胶-凝胶法制备锰/钴/镍酸盐纳米粉体和载Ag锰/钴/镍酸盐纳米粉体的
方法,其特征在于工艺步骤如下:以各种金属硝酸盐或者水合硝酸盐为原料,配置成金属离子浓度为0.5-2mol/L水溶液,首先按照化学计量比移取金属硝酸盐溶液于烧杯,并向烧杯中加热柠檬酸,柠檬酸与金属离子的摩尔比为1:2;然后向烧杯中加入甲醇将溶液稀释到阳离子的总浓度为0.4mol/L,搅拌至完全溶解后加入乙二醇,乙二醇与溶液的体积比为3:50;
然后,将溶液移入88℃的水浴锅中,搅拌加热55分钟后形成均匀透明的溶胶,将溶胶移入
180℃烘箱热处理20h形成干凝胶前驱体;将干凝胶前驱体研磨后转入管式炉,在氧气气氛环境中于600-900℃温度范围内的某一个温度下焙烧;升温速率为2℃/min,并且于200℃保温0.5-2h,于400℃保温1-3h,于最终的焙烧温度下保温6-12h,此后,随炉冷却,研磨后得到钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物纳米粉体。
6.一种锰/钴/镍酸盐氧化物与石墨烯复合材料的制备方法为:其特征在于工艺步骤如
下:首先以片径在200-2000nm范围氧化石墨烯为原料,称取氧化石墨烯加入去离子水配成石墨烯浓度为1-2mg/l的溶液,超声分散2-20h,超声功率大于300W,超声的同时搅拌溶液;
取配置的氧化石墨烯溶液的上清液,稀释成0.5mg/L的溶液,向溶液中加入上述溶胶-凝胶法制备钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物的纳米粉体或者载Ag锰/钴/镍酸盐纳米粉体,超声分散1-2h,然后搅拌3天,得到均匀的分散溶液,溶液中氧化石墨烯和纳米粉体的质量比为
0.1-1的范围;然后,将溶液转移到圆底烧瓶,向其中加入水合肼,水合肼与氧化石墨烯的质量比为0.7-1,接着在90-95℃温度下油浴回流1-8h;然后过滤、清洗,并在70℃真空干燥24小时得到钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物与石墨烯的复合纳米材料。
7.一种采用静电纺丝制备钙钛矿型锰/钴/镍酸盐纳米纤维的方法,其特征在于工艺步
骤如下:首先按照化学计量比称取各种金属硝酸盐(或者水合硝酸盐),加入到10-30ml无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,搅拌1h形成阳离子的总浓度为1mol/L的透明离子溶液;再加入
8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)搅拌24小时形成均相溶液;然后将溶液转入10mL的注射器,注射器上安装有针尖被磨平的针头,针头的直径为0.4mm,将注射器放置在微量注射泵上,以微量注射泵控制溶液流速,注射器的针头连接高于电压的正极,以锡箔纸作为接收装置与高压电源的负极相连,针头和接地的接收装置之间的距离控制为15cm,高压电源的输出电源控制在10-20kV,溶液流速控制在0.1mL/h,控制环境湿度在40%左右进行静电纺丝;然后,将制备得到的纳米纤维在80℃真空干燥2-4h固化,然后放置于管式炉中,于氧气气氛下,在
650-900℃范围的某一温度下焙烧4-8h,得到钙钛矿型锰/钴/镍酸盐及载Ag钙钛矿型锰/钴/镍酸盐的纳米纤维:
所述化学式为(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ:mAg、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ:mAg,直径为100-500nm,长度在500-5000nm的纳米纤维。
8.一种采用溶胶旋涂制备钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物薄膜材料的方法,其特征在于
制备工艺过程为:以各种金属离子的硝酸盐或者水合硝酸盐为原料,配置成金属离子浓度为0.5-2mol/L水溶液,首先按照化学计量比移取金属硝酸盐溶液于烧杯,并向烧杯中加入柠檬酸,柠檬酸与金属离子的摩尔比为1:2;然后向烧杯中加入甲醇将溶液稀释到阳离子的总浓度为0.1-0.8mol/l,搅拌至完全溶解后加入乙二醇,乙二醇与溶液的体积比为3:50;然后,将溶液移入88℃的水浴锅中,搅拌加热50min形成均匀透明的溶胶,静置冷却2-12h形成前驱体,将前驱体溶胶采用旋涂法涂覆在导电基片上,并于70-100℃下干燥10-20h,然后放置于管式炉中,于氧气气氛下,在650-900℃范围的某一温度下焙烧4-8h,,得到钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物纳米薄膜。
9.将化学式为(L1-xSx)(Mn1-yNiy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Ni1-yCoy)O3-δ、(L1-xSx)(Mn1-y-zNiyCoz)O3-δ钙钛矿型锰/钴/镍酸盐氧化物纳米材料,和载Ag的锰/钴/镍酸盐纳米材料,以及复合石墨烯的锰/钴/镍酸盐纳米材料作为电极活性物质应用于超级电容器。
技术领域:
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