一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，具體向含有乙二醇的溶劑中加入一定量的鈷鹽，制備濃度為0.05～0.8mol/L的鈷鹽溶液；并稱取與鈷鹽等摩爾量的鎢酸鈉加入鈷鹽溶液中，攪拌均勻形成混合溶液；將所得混合溶液于反應釜中，于140～220℃下晶化6～18h，所得產物自然冷卻至室溫后，進行洗滌，然后在55～65℃條件下干燥10～12h，即得鎢酸鈷納米材料。本發明專利技術提供的鎢酸鈷納米材料的制備方法，具有制備方法簡單、形貌特別、成本低廉等優點，在KOH電解液中具有良好的電化學性能，在三電極體系中實現優異的比電容、循環壽命和倍率性能，在1A?g

A cockscomb state of cobalt tungstate nano material and its preparation method and Application

【技術實現步驟摘要】
一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料及其制備方法和應用
本專利技術屬于超級電容器電極材料的制備領域，特別涉及一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料及其制備方法和應用。
技術介紹
超級電容器是一種介于電池和傳統電容器之間的能量儲存器件。因其具有充放電效率高、功率密度大、循環壽命長、環境友好等特點，廣泛應用于交通、移動通信、信息技術、航空航天和國防科技等領域。鎢酸鈷是一種非常重要的功能材料，在光催化、光導纖維、電容器、電催化氧化等領域都具有非常廣泛的用途。鎢酸鈷的制備方法有很多，共沉淀法、水熱法、溶劑熱法、微乳法等，鎢酸鈷的形貌也比較多，有鎢酸鈷納米線、納米棒、納米球等，但是雞冠花狀的形貌的目前還沒看到。本專利技術提供了一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，具有工藝過程簡單、成本低廉等優點，開發出具有雞冠狀特殊形貌的鎢酸鈷納米材料，在理論基礎研究和實際應用方面都具有非常重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，具有工藝過程簡單、成本低廉等優點，并且能夠有效地控制鎢酸鈷納米晶體的形貌，應用于超級電容器性能測試可取得良好的電容性能。本專利技術提供的雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，包括以下步驟：S1：以鈷鹽為原料，向乙二醇或含有乙二醇的溶劑中加入一定量的鈷鹽，充分攪拌至鈷鹽溶解，制備濃度為0.05～0.8mol/L的鈷鹽溶液；S2：稱取與鈷鹽等摩爾量的鎢酸鈉加入S1的鈷鹽溶液中，攪拌均勻形成混合溶液；S3：將S2所得混合溶液轉入反應釜中，于140～220℃下晶化6～18h，所得產物自然冷卻至室溫后，用蒸餾水和乙醇循環洗滌數次，然后在55～65℃條件下干燥10～12h，即得所述鎢酸鈷納米材料。優選地，所述鈷鹽選自硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷中的任意一種。優選地，所述含有乙二醇的溶劑為乙二醇溶液、乙二醇與水的混合溶液、乙二醇與乙醇的混合溶液。優選地，S3中，將S2所得混合液轉入反應釜中，于160～200℃下晶化10～18h。優選地，本專利技術還提供了上述制備方法制備而成的雞冠花狀鎢酸鈷納米材料。優選地，本專利技術還提供了上述雞冠花狀鎢酸鈷納米材料在超級電容器中作為電極材料的應用。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術采用乙二醇、乙二醇與乙醇混合溶液或乙二醇的水溶液為溶劑，利用溶劑熱合成法，通過對晶化溫度、晶化時間的控制調控所制備鎢酸鈷的形貌，在無模板劑的制備條件下，制備出雞冠花狀鎢酸鈷納米材料。具有制備方法簡單、形貌特別、成本低廉等優點，以雞冠花狀鎢酸鈷納米材料作為電極材料，在KOH電解液中具有良好的電化學性能，在三電極體系中實現優異的比電容、循環壽命和倍率性能，在1Ag-1條件下，比電容達到1016Fg-1。5000個充放電循環后，鎢酸鈷電極的電容保持率仍達90％。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例1制備的鎢酸鈷納米材料的XRD圖；圖2為本專利技術實施例1制備的鎢酸鈷納米材料的TEM圖；圖3為本專利技術實施例1制備的鎢酸鈷納米材料的在不同掃描速率下的循環伏安曲線圖。具體實施方式為了使本領域技術人員更好地理解本專利技術的技術方案能予以實施，下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，但所舉實施例不作為對本專利技術的限定。除非另有定義，下文中所用是的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本專利技術的保護范圍。除非另有特別說明，本專利技術以下各實施例中用到的各種原料、試劑、儀器和設備均可通過市場購買得到或者通過現有方法制備得到。實施例1本實施例一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料，其制備方法具體如下：在50mL燒杯中加入30mL乙二醇，將2mmol的六水合硝酸鈷加入乙二醇中，加攪拌磁子在室溫下攪拌至六水合硝酸鈷溶解，得到硝酸鈷的乙二醇溶液；稱取2mmol鎢酸鈉加入上述硝酸鈷的乙二醇溶液中，攪拌均勻形成混合液，轉入50mL不銹鋼反應釜中，于180℃下晶化10h；所得產物經自然冷卻至室溫后，分別用蒸餾水和乙醇洗滌3次，然后在60℃條件下干燥12h，即得到鎢酸鈷納米材料。實施例2本實施例一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料，其制備方法具體和實施例1中的納米材料制備方法相同，不同之處僅在于，混合液轉入50mL不銹鋼反應釜中，于180℃下晶化18h。實施例3本實施例一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料，其制備方法具體和實施例1中的納米材料制備方法相同，不同之處僅在于，在50mL燒杯中加入的是20mL乙二醇和10ml的水。實施例4本實施例一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料，其制備方法具體和實施例1中的納米材料制備方法相同，不同之處僅在于，在50mL燒杯中加入的是20mL乙二醇和10ml的乙醇。對比例1本對比例一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料，其制備方法具體和實施例1中的納米材料制備方法相同，不同之處僅在于，在50mL燒杯中加入的是30mL水。我們對上述實施例1～4所制備的納米材料進行XRD和TEM表征，可以看到所制備的鎢酸鈷納米材料具有雞冠花狀的形貌，且形貌均勻。以實施例1所制備的鎢酸鈷納米材料為例，圖1為該鎢酸鈷納米材料的XRD圖；圖2為該鎢酸鈷納米材料的TEM圖；由圖1可看出2θ＝18.3,20.8,24.6,30.8,36.4和54.4o對應鎢酸鈷的(100)(011)(110)(111)(002)和(202)晶面表明樣品為鎢酸鈷。由圖2可以看出，所制備的鎢酸鈷納米材料具有雞冠花狀的形貌，且形貌均勻；而對比例1所合成的鎢酸鈷納米材料為單晶納米棒結構。由于實施例1～4所制備的鎢酸鈷納米材料所具有的表面微結構特征，它們可作為超級電容器中的工作電極材料來使用。下面我們就以實施例1～4所制備的鎢酸鈷納米材料作為超級電容器的工作電極材料，采用循環伏安法對超級電容器的性能進行測試，超級電容器的工作電極制作過程如下：將上述實施例所制備的鎢酸鈷納米材料與乙炔黑和PTFE按75：15：10的質量比例混合調勻后涂在泡沫鎳上，涂抹面積為1cm*1cm，然后放入真空干燥箱中60℃干燥過夜，制成鎢酸鈷工作電極。具體測試條件為：用鉑電極做對電極，氧化汞電極為參比電極，鎢酸鈷做工作電極，電解液為4MKOH溶液，電壓窗口為0～0.5V，掃描速率5mVS-1～100mVS-1。實施例1～實施例4，以及對比例1制備的鎢酸鈷納米材料作為工作電極的具體測試結果具體如表1所示：表1鎢酸鈷納米材料的性能測試結果由表1可以看出，與對比例1相比，本專利技術制備的鎢酸鈷納米材料在4MKOH電解液中均具有較好的電容性能。此外，針對實施例1提供的納米材料，我們還進一步測定了它在不同掃描速率下的循環伏安曲線圖，圖3為實施例1提供的鎢酸鈷納米材料在不同掃描速率下的循環伏安曲線圖(沿箭頭方向掃描速率依次為5mVs-1，10mVs-1，20mVs-1，30mVs-1，50mVs-1，80mVs-1，100mVs-1)。由圖3可以看出，鎢酸鈷納米材料在不同掃速下均存在一對對稱的氧化還原峰，表明三個樣品均具有贗電容性質。氧化峰和還原峰的位本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：以鈷鹽為原料，向乙二醇或含有乙二醇的溶劑中加入一定量的鈷鹽，充分攪拌至鈷鹽溶解，制備濃度為0.05～0.8mol/L的鈷鹽溶液；S2：稱取與鈷鹽等摩爾量的鎢酸鈉加入S1的鈷鹽溶液中，攪拌均勻形成混合溶液；S3：將S2所得混合溶液轉入反應釜中，于140～220℃下晶化6～18h，所得產物自然冷卻至室溫后，用蒸餾水和乙醇循環洗滌數次，然后在55～65℃條件下干燥10～12h，即得所述鎢酸鈷納米材料。

【技術特征摘要】
1.一種雞冠花狀鎢酸鈷納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：以鈷鹽為原料，向乙二醇或含有乙二醇的溶劑中加入一定量的鈷鹽，充分攪拌至鈷鹽溶解，制備濃度為0.05～0.8mol/L的鈷鹽溶液；S2：稱取與鈷鹽等摩爾量的鎢酸鈉加入S1的鈷鹽溶液中，攪拌均勻形成混合溶液；S3：將S2所得混合溶液轉入反應釜中，于140～220℃下晶化6～18h，所得產物自然冷卻至室溫后，用蒸餾水和乙醇循環洗滌數次，然后在55～65℃條件下干燥10～12h，即得所述鎢酸鈷納米材料。2.根據權利要求1所述的雞冠花狀鎢酸鈷納米材...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田進軍，薛艷，劉玉潔，趙曉洋，田騰飛，黃亞平，
申請(專利權)人：南陽理工學院，
類型：發明
國別省市：河南,41