本發(fā)明涉及超級(jí)電容器電極材料的制備，特別是一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的制備方法。

背景技術(shù)：

超級(jí)電容器又稱為電化學(xué)電容器，是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能設(shè)備。超級(jí)電容器具有較高的功率密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命、較寬的工作溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是非常理想的儲(chǔ)能裝置。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的不同，超級(jí)電容器可以分為雙電層電容器和法拉第贗電容器。雙電層電容器通過電解質(zhì)離子在活性材料表面上的可逆靜電吸附來(lái)存儲(chǔ)電荷。法拉第贗電容器是以活性物質(zhì)表面及體相所發(fā)生的快速的氧化還原反應(yīng)形式存儲(chǔ)能量。雙電層電容器的電極材料主要是碳材料，如活性炭、碳納米管和石墨烯等。法拉第贗電容器的電極材料主要是過渡族金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。過渡族金屬氧化物相比碳材料有較高的能量密度而受到廣泛研究，其中錳的氧化物由于環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富、理論電容高和電壓窗口寬等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。但由于其材料本身導(dǎo)電性差，形貌、孔徑及孔分布難于調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)，實(shí)際電容性能并不理想。因而使其與導(dǎo)電性好、形貌易于調(diào)節(jié)的材料相復(fù)合是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

眾所周知，金屬銀具有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性能。而一維納米材料銀納米線，又具有高的比表面積并且分散性，穩(wěn)定性也較好。因此，把錳的氧化物與銀納米線復(fù)合以改善其導(dǎo)電性進(jìn)而增強(qiáng)電容性能。綜上所述，開發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉、環(huán)境友好的銀納米線與四氧化三錳核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米材料具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問題，提供一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復(fù)合材料的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，不需要長(zhǎng)時(shí)間和高溫度等復(fù)雜的步驟，簡(jiǎn)化了制備流程，易于操作且降低了能耗；制品的成分及含量可調(diào)，該復(fù)合材料表現(xiàn)出更高的比容量、更好的倍率性能和循環(huán)性能；制備過程中不會(huì)造成環(huán)境污染，綠色環(huán)保，適合大規(guī)模生產(chǎn)。。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

1)將濃度為5mg/mL銀納米線-乙醇分散液加入到無(wú)水乙醇中，銀納米線-乙醇分散液與無(wú)水乙醇的體積比為1：50，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將濃度為30mg/mL高錳酸鉀溶液逐滴加入到上述混合液中，高錳酸鉀溶液與混合液的體積比為1.67：51，室溫下保持磁力攪拌12小時(shí)，分別用去離子水和無(wú)水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個(gè)小時(shí)，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在200-400℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

該銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的制備方法工藝簡(jiǎn)單，不需要長(zhǎng)時(shí)間和高溫度等復(fù)雜的步驟，簡(jiǎn)化了制備流程，易于操作且降低了能耗；制品的成分及含量可調(diào)，該復(fù)合材料表現(xiàn)出更高的比容量、更好的倍率性能和循環(huán)性能；制備過程中不會(huì)造成環(huán)境污染，綠色環(huán)保，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的SEM圖。

圖2為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的XRD圖。

圖3為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的TEM圖。

圖4為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料在不同電流密度下的放電曲線。

圖5為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料在電流密度為1A/g下的循環(huán)壽命圖。

圖6為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的倍率性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無(wú)水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mlL濃度30mg/mL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時(shí)，分別用去離子水和無(wú)水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個(gè)小時(shí)，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在400℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料。

圖1為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料的SEM圖，圖中顯示產(chǎn)物保持銀納米線的一維結(jié)構(gòu)，且直徑為100nm，長(zhǎng)度不等最長(zhǎng)達(dá)數(shù)十微米。

圖2為該復(fù)合納米材料的XRD圖，煅燒后所有衍射峰都可歸屬為四氧化三錳和銀。

圖3為該復(fù)合納米材料的TEM圖，從圖中可以看出形成明顯的核殼結(jié)構(gòu)。

圖4該復(fù)合納米材料在不同電流密度下的充放電曲線，圖中表明：電化學(xué)性能優(yōu)異，在1A/g電流密度下放電容量可以達(dá)到190F/g。

圖5為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料在電流密度為1A/g下的循環(huán)壽命圖，圖中表明：循環(huán)3000周后容量保持在80％以上。

圖6為該復(fù)合納米材料的倍率性能圖，圖中表明：在不同電流密度下該材料的電容變化不大，表明該材料具有優(yōu)異的倍率性能。

實(shí)施例2：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無(wú)水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mL濃度30mg/mL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時(shí)，分別用去離子水和無(wú)水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個(gè)小時(shí)，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在300℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料。

制備的銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料與實(shí)施例1類同。

實(shí)施例3：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無(wú)水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mL濃度30mg/mlL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時(shí)，分別用去離子水和無(wú)水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個(gè)小時(shí)，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在200℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料。

制備的銀納米線與四氧化三錳一維核殼復(fù)合納米材料與實(shí)施例1類同。