一种介孔钴/碳纳米复合材料的制备方法及其用途

摘要

本发明一种介孔钴/碳复合纳米材料的制备方法，将表面活性剂溶解于有机溶剂中，依次加入钴源和硅源，溶解完全后加入酚醛树脂乙醇溶液，在水浴下充分搅拌形成均相溶液，随后倒入一容器中，在烘箱中进行交联，将得到的透明的膜状物在惰性气氛下进行焙烧，得到钴/SiO₂/C的介孔复合物，经进一步的碱洗涤除去二氧化硅、过滤、洗涤、干燥后，得到一种介孔钴/碳复合纳米材料，其比表面积为215~475m²/g，孔容为0.13~0.78cm³/g，其孔体积为2.2~4.2nm。本发明的纳材料可用制作超级电容器所用的电极材料，在1A/g的电流密度下，其电容量可以达到432F/g。本发明的制备方法简单，适合大规模生产。

主权项

一种介孔钴/碳复合纳米材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、在35~45℃，将非离子表面活性剂溶解于有机溶剂中，然后依次加入无机钴源和有机硅源，溶解完全后加入有机高分子聚合物，在35~45℃水浴下充分搅拌形成均相溶液，随后倒入一个反应容器中，在35~45℃烘箱中放置15~30h，然后在85~110℃烘箱中放置15~35h进行交联，从而得到透明的膜状物；上述所用的非离子表面活性剂、溶剂、无机钴源、有机硅源、有机高分子聚合物的质量比为1:10~35:0.7~4:0.3~2.1:2~5，所述的非离子表面活性剂为EO₂₀PO₇₀EO₂₀、EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆、或者EO₁₃₂PO₆₀EO₁₃₂中的一种或两种以上的混合物；所述的有机硅源为正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、正硅酸四丙酯、或者正硅酸四丁酯中的一种或两种以上组成的混合物；所述的有机高分子聚合物为酚醛树脂、蔗糖、或者糠醛树脂中的一种或两种以上组成的混合物；所述的无机钴源为六水合硝酸钴、或者六水合硫酸钴中的一种或两种的混合物；所述的溶剂为乙醇、水、甲酸、乙醚、或者乙二醇中的一种或两种以上的混合物；（2）、将步骤（1）中所得有机/无机复合物的干燥薄膜从反应容器中刮下，置于氮气氛围中控制升温速率为1~3℃/min，升温至400~900℃进行高温焙烧1~3h，然后自然冷却至室温，即得到介孔钴/碳/二氧化硅复合物；（3）、将步骤（2）中得到的介孔钴/碳/二氧化硅复合物加入到浓度为0.1~2mol/L氢氧化钠水溶液中，其中介孔钴/碳/二氧化硅复合物和浓度为0.1~2mol/L氢氧化钠水溶液的用量，按介孔钴/碳/二氧化硅复合物：浓度为0.1~2mol/L氢氧化钠水溶液为1g:5~30ml的比例计算，控制温度为20~60℃下搅拌5~30min，然后再静置20~50min，然后离心，所得的沉淀用去离子水进行洗涤直至流出液的pH为中性，然后控制温度为80~110℃进行干燥，即可得到介孔钴/碳复合纳米材料。