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专利号: 2020101696006
申请人: 天津理工大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碳纳米洋葱薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将六水氯化铁、六水氯化镍和油酸钠混合并作为固体,将所述固体与第一溶液混合,于40~60℃加热4~6小时,加入去离子水离心,以使液体分层,再于100℃以上保温1~2小时,用于去除水分,得到第二溶液,其中,所述第一溶液为无水乙醇、去离子水和正己烷的混合物,按体积份数计,所述第一溶液中无水乙醇、去离子水和正己烷的比为1:1:(2~5),按质量份数计,所述六水氯化铁、六水氯化镍和油酸钠的比为(1~2):1:4,按物质的量计,所述固体与第一溶液的比为1:(1~2);

2)将所述第二溶液与1-十八烯和油酸混合,在氮气或惰性气体环境下,于100~340℃保温60~180min,以使六水氯化铁、六水氯化镍和油酸钠反应得到铁镍氧化物纳米颗粒,得到含有铁镍氧化物纳米颗粒的第三溶液,其中,按体积份数计,所述第二溶液与所述1-十八烯和油酸的比为(10~20):20:0.95;

3)向所述第三溶液中加入正己烷,离心,以使液体分层,获取下层液体,向所述下层液体中加入正己烷进行稀释,以使铁镍氧化物纳米颗粒的浓度为6~120mM,得到铁镍氧化物纳米颗粒溶液;

4)准备一镍片,在所述镍片表面涂覆铁镍氧化物纳米颗粒溶液,干燥,在所述镍片上形成涂层,将镍片以及其上的涂层在第一环境中于500~600℃反应30~60min,然后在第二环境中于800~900℃反应10~30min,再在第三环境中于950~1050℃反应10~30min,最后在第四环境中于1100~1300℃反应1~2h,在镍片表面获得与该镍片共价键连接的碳纳米洋葱薄膜,其中,所述第一环境为氢气和惰性气体的混合气体,所述第二环境为甲烷和惰性气体的混合气体,所述第三环境为甲烷和惰性气体的混合气体,所述第四环境为惰性气体。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤2)中,于100~340℃保温

60~180min为:先于100~140℃保温20~60min,再于200~240℃保温20~60min,最后于

300~340℃保温20~60min。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤3)中,获取下层液体的方法为:60~100℃保温10~15min。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤4)中,所述镍片在使用前分别先后依次使用丙酮、稀盐酸、去离子水和无水乙醇清洗,其中,所述稀盐酸的浓度为2~

6M,稀盐酸清洗的时间为80~160min;

在所述步骤4)中,按体积份数计,所述第一环境中氢气和惰性气体的比为(1~2):1;

在所述步骤4)中,按体积份数计,所述第二环境中甲烷和惰性气体的比为(5~10):1;

在所述步骤4)中,按体积份数计,所述第三环境中甲烷和惰性气体的比为(5~10):1。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤4)中,所述涂层的厚度为1~2mm;

在所述步骤4)中,所述干燥的温度为20~30℃,所述干燥的时间为10~15min。

6.一种用于交流线路滤波领域的碳纳米洋葱薄膜基超级电容器,其特征在于,包括:2个导电极板、位于2个导电极板之间的隔膜和电解液,每个所述导电极板分别为一个权利要求1~5中任意一种所述镍片以及其上的碳纳米洋葱薄膜,2个导电极板的碳纳米洋葱薄膜相对。

7.根据权利要求6所述的碳纳米洋葱薄膜基超级电容器,其特征在于,所述隔膜为玻璃纤维。

8.根据权利要求6所述的碳纳米洋葱薄膜基超级电容器,其特征在于,所述电解液为水和作为电解质的KOH的混合物,所述电解液中KOH的浓度为3~9M;或,所述电解液为乙腈和作为电解质的EMIMBF4的混合物,所述电解液中EMIMBF4的浓度为1~3M。

9.根据权利要求6所述的碳纳米洋葱薄膜基超级电容器,其特征在于,将所述2个导电极板经过550Pa以上的压力进行电极压制封装,得到所述碳纳米洋葱薄膜基超级电容器。

10.根据权利要求6所述的碳纳米洋葱薄膜基超级电容器,其特征在于,导电极板为直径1.2~1.6cm的圆片。