1.一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于高性能的固态电致变色超级电容器由两块导电玻璃、两层电致变色储能层、一层电解质层和一层离子储存层组成,组装方式为:自下而上依次是导电玻璃、电致变色储能层、电解质层、电致变色储能层和导电玻璃,其中,离子储存层嵌入到电解质层中;并使用3M胶进行密封;
所述的离子储存层为导电碳布‑活性炭;
所述的电致变色储能层为三维多孔氧化锌核镍钴层状双金属氢氧化物壳薄膜,制备方法是按以下步骤完成的:一、制备ZnO NRs薄膜:
①、以去离子水为溶剂,以六水合硝酸锌和六亚甲基四胺为溶质分别配制六水合硝酸锌溶液和六亚甲基四胺溶液;
步骤一①中所述的六水合硝酸锌溶液与六亚甲基四胺溶液为等摩尔浓度,浓度为
4mmol/L~5mmol/L;
②、将六水合硝酸锌溶液和六亚甲基四胺溶液等体积混合,作为电解液,并通过水浴加热至70℃~80℃,采用双电极体系,以透明导电基底为工作电极,铂片为对电极进行恒流阴极电沉积,沉积结束后将工作电极取出,依次使用去离子水和无水乙醇清洗,再在50℃~60℃下烘干12h~16h,得到ZnO NRs薄膜;
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步骤一②中所述的沉积的电流密度为0.1mA/cm ~0.3mA/cm ,沉积的时间为1600s~
1800s;
步骤一②中透明导电基底为ITO或FTO;
二、制备ZnO NTs薄膜:
以乙二胺水溶液为电解液,通过水浴加热至70℃~80℃,采用双电极体系,以ZnONRs薄膜为工作电极,铂片为对电极进行恒流阴极电蚀刻,蚀刻结束后将工作电极取出,依次使用去离子水和无水乙醇清洗,再在50℃~60℃下烘干12h~16h,得到ZnO NTs薄膜;
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步骤二中所述的恒流阴极电蚀刻的电流密度为1.0μA/cm~1.5μA/cm ,电蚀刻的时间为1000s~1200s;
步骤二中所述的乙二胺水溶液的浓度为0.02mol/L~0.03mol/L;
三、制备ZnO@ZIF‑8薄膜:
①、以N,N‑二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶液作为溶剂,以2‑甲基咪唑为溶质,配制
2‑甲基咪唑溶液;
步骤三①中所述的溶剂中N,N‑二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为(2~3):1;
步骤三①中所述的2‑甲基咪唑溶液中溶质的质量与溶剂的体积比为(0.1g~0.2g):(32mL~36mL);
②、将2‑甲基咪唑溶液转移到水热反应釜中,再将ZnO NTs薄膜浸入到2‑甲基咪唑溶液中,将水热反应釜密封后升温至70℃~80℃,在70℃~80℃下进行水热反应20h~24h,得到反应产物;依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物进行清洗,再在50℃~60℃下烘干12h~16h,得到ZnO@ZIF‑8薄膜;
四、制备ZnO@Ni/Co‑LDH薄膜:
①、以N,N‑二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶液为溶剂,以六水合硝酸镍和六水合硝酸钴为溶质,配制六水合硝酸镍/六水合硝酸钴混合溶液;
步骤四①中所述的溶剂中N,N‑二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为1:(2~3);
步骤四①中所述的溶质中六水合硝酸镍与六水合硝酸钴的摩尔比为1:1;
步骤四①中所述的六水合硝酸镍/六水合硝酸钴混合溶液中六水合硝酸镍的物质的量与溶剂的体积比为(0.068mmol~0.078mmol):(32mL~36mL);
②、将六水合硝酸镍/六水合硝酸钴混合溶液转移到水热反应釜中,再将ZnO@ZIF‑8薄膜浸入到六水合硝酸镍/六水合硝酸钴混合溶液中,将水热反应釜密封后升温至70℃~80℃,在70℃~80℃下进行水热反应20h~24h,得到反应产物;依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物进行清洗,再在50℃~60℃下烘干12h~16h,得到ZnO@Ni/Co‑LDH薄膜,即为三维多孔氧化锌核镍钴层状双金属氢氧化物壳薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的电解质层为氢氧化钾‑聚乙烯醇电解质层。
3.根据权利要求2所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的氢氧化钾‑聚乙烯醇电解质层的制备方法如下:将聚乙烯醇加入到去离子水中,再搅拌加热至90℃~100℃,直至聚乙烯醇完全溶解,得到聚乙烯醇溶液;向聚乙烯醇溶液中滴加KOH溶液,再在温度为90℃~100℃下搅拌反应,冷却至室温,得到氢氧化钾‑聚乙烯醇电解质层。
4.根据权利要求3所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的聚乙烯醇的质量与去离子水的体积比为(6g~8g):(40mL~50mL);所述的KOH溶液的浓度为
3mol/L~4mol/L。
5.根据权利要求3或4所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的KOH溶液与去离子水的体积比为(20~30):(40~50);所述的搅拌反应的时间为2h~3h。
6.根据权利要求1所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的导电碳布‑活性炭的制备方法是按以下步骤完成的:将70mg~100mg活性炭、20mg~30mg乙炔黑和10mg~20mg聚偏氟乙烯混合,在玛瑙研钵中充分研磨30min~40min,再滴加6mL~10mL 1‑甲基‑2吡咯烷酮搅拌成浆料,均匀涂布在
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导电碳布上,负载量保持在1.0mg/cm ~2.0mg/cm ,再在50℃~60℃下烘干12h~16h,得到导电碳布‑活性炭。
7.根据权利要求1所述的一种高性能的固态电致变色超级电容器,其特征在于所述的两块导电玻璃的厚度均为1.1mm~2.2mm,两层电致变色储能层的厚度均为600nm~800nm,电解质层的厚度为1.5mm~3.0mm,离子储存层的厚度为0.05mm~0.1mm。