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专利号: 2019102562576
申请人: 中南林业科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-07-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:包括由碳化后的片状杉木片经过活化处理、化学气相沉积和电化学沉积得到;经过所述活化处理在碳化后的片状杉木片内形成有从上到下整齐顺直的管胞结构;所述化学气相沉积包括在CO2活化后的片状杉木片上化学气相沉积碳纳米管,使得在管胞结构的内壁生长有碳纳米管;所述电化学沉积包括在化学气相沉积后的片状杉木片上碳纳米管的周围电化学沉积有二氧化锰。

2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:所述活化处理为CO2活化,所述CO2活化为碳化后的片状杉木片在CO2的流动气氛中,在650-

850℃的温度下活化8-12小时。

3.根据权利要求1所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:所述气化学沉积为:将活化处理后的片状杉木片在80-100℃的Ni(NO3)2水溶液中浸泡15分钟,去除水分后;以H2为还原气,乙烯为碳源,Ar为保护气,在管式炉中进行化学气相沉积,得到化学气相沉积后的片状杉木片,即CNT/AWC导电平台;进行后化学气相沉积后,碳化后的片状杉木片的管胞结构的内壁上生长有碳纳米管。

4.根据权利要求3所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:所述所述H2气流、乙烯气流和Ar气流的流量比为1:3:10,所述H2气流的流量为20-40sccm;化学气相沉积的时间为3-10min。

5.根据权利要求1所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:所述电化学沉积为:将CNT/AWC导电平台进入到Mn(CH3COO)和Na2SO4溶液的混合溶液中以石墨板为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,在室温下进行恒电位电沉积,得到电化学沉积后的片状杉木片,即MnO2@CNT/AWC导电平台。

6.根据权利要求5所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料,其特征在于:所述Mn(CH3COO)和Na2SO4溶液的浓度均为0.1mol/L。

7.一种基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)将杉木木材自然风干后,切成预设的尺寸;

2)碳化,将步骤1)的杉木片放置在热风干燥箱内与碳化4-8小时,在Ar气的保护下,在

800-1200℃下碳化8-12h,得到OWC薄片;

3)CO2活化:将OWC薄片在CO2和Ar混合气流中,活化8-12小时,并且切削或者打磨至预设的尺寸,形成AWC电极;活化温度为650-850℃;Ar气流流量为CO2流量的3倍,所述CO2流量为

80-120sccm。

4)除杂;

5)CNT/AWC导电平台的制备,将步骤4)处理后的AWC电极在Ni(NO3)2水溶液中浸泡10-20分钟,然后在干燥箱中去除水分,以H2为还原气,乙烯为碳源,Ar为保护气,在管式炉中进行化学气相沉积,得到CNT/AWC导电平台;所述H2气流、乙烯气流和Ar气流的流量比为1:3:10,所述H2气流的流量为20-40sccm;化学气相沉积的时间为3-10min;

6)将步骤5)的CNT/AWC导电平台进行亲水性处理;

7)MnO2@CNT/AWC导电平台的制备:将步骤6)的CNT/AWC导电平台浸入Mn(CH3COO) 2和Na2SO4溶液的混合溶液中,以石墨板为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,在室温下进行恒电位电沉积得到MnO2@CNT/AWC导电平台,即得到基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料;所述Mn(CH3COO)2和Na2SO4溶液的溶度比为1:1,所述Mn(CH3COO)2溶液的溶度为0.05-

0.15mol/L。

8.根据权利要7所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤4)为,将步骤3)得到的AWC电极用超声波清洁器在乙醇和去离子水中分别超声约10-30分钟后,在干燥箱中干燥6-10小时。

9.根据权利要7所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤6为,将步骤5)得到的CNT/AWC导电平台放入10%wtHNO3和20%wtH2SO4的混合溶液中3分钟,使其具有亲水性;然后用去离子水清洗至中性。

10.一种超级电容器,其特征在于:包括步骤1-6任一项所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料。