不易沉積(二價鎳與鈷不會沉積)的特性，高效的制備出了過渡金屬高價氧化物電極。同時由于所制備的電極中鎳或鈷主要以高價態(tài)存在，其在中性水溶液中的溶解度低，可與中性電解液搭配使用，而不需使用強堿溶液作為電解液。
【附圖說明】
[0036]附圖1實施例1所制備氧化高鎳電極的循環(huán)伏安曲線。
[0037]通過圖1可以根據(jù)該曲線可計算電極材料的比電容。
具體實施例
[0038]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
[0039]除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產(chǎn)品。
[0040]本發(fā)明的【具體實施方式】如下:
[0041]實施例一
[0042]將NiS04.6H20 和 C6H5C00Na 溶解于水配制成含 Ni2+0.05mol/L，C6H5C00 0.4mol/L的混合溶液，用氫氧化鈉和硫酸調(diào)整溶液的pH值到8 ;得到電沉積液。
[0043]將304不銹鋼箔裁減成面積為4X 1cm2不銹鋼帶作為集流體，用丙酮對該集流體進行超聲波洗滌，最后用水沖洗并烘干。用4X4cm表面涂覆氧化釕的鈦網(wǎng)電極為陰極，上述混合溶液為電沉積液，經(jīng)表面清洗后的碳布集流體為陽極(工作面積為lXlcm2)進行恒電流電沉積，電流密度ImA/cm2，電沉積時間為20分鐘，得到氧化高鎳沉積層(厚度為5微米)。
[0044]用lmol/L的硫酸鋰水溶液為電解液，氧化高鎳電極為工作電極，面積為4X4cm2的鉑電極為對電極組裝三電極體系，進行循環(huán)伏安測試，測試電勢范圍為0?0.6V (相對于飽和硫酸亞汞電極)，掃描速率為10mV/S，所得循環(huán)伏安曲線如附圖1所示，根據(jù)該循環(huán)伏安曲線計算電極活性物質(zhì)的比電容為540.4F/g。
[0045]實施例二
[0046]操作過程以及其它條件均與實施例1 一致；，不同的條件參數(shù)如下:
[0047]電沉積液中Ni2+濃度為lmol/L，醋酸根濃度為0.6mol/L，苯甲酸鈉濃度為0.4mol/L,電沉積液pH值為6;
[0048]用面積為4X 1cm2的碳紙作為集流體，恒流電沉積的電流密度為10mA/cm2，電沉積時間為8分鐘，測得電極活性物質(zhì)的比電容為518.9F/g。
[0049]實施例三
[0050]操作過程以及其它條件均與實施例1 一致；，不同的條件參數(shù)如下:
[0051]只是用硫酸鈷代替硫酸鎳，電沉積液中二價鈷離子的濃度0.4mol/L,醋酸根濃度為0.6mol/L,陽極在相對于飽和甘汞電極為0.6V?1.3V的電勢范圍內(nèi)進行動電勢沉積，電勢掃描速度為10mV/S。測得電極活性物質(zhì)的比電容為421.2F/g。
[0052]實施例四
[0053]操作過程以及其它條件均與實施例1 一致；，不同的條件參數(shù)如下:
[0054]只是在電沉積液中加入了鉬酸鈉，且電沉積液中中二價鎳離子的濃度為0.2mol/L,鉬酸根離子的濃度為0.4mol/L,電沉積液pH值為6，恒流電沉積的電流密度為5mA/cm2。測得電極活性物質(zhì)的比電容為561.2F/g。
【主權(quán)項】
1.一種過渡金屬高價氧化物電極，其特征在于:所述過渡金屬高價氧化物電極包括集流體以及均勻包覆在集流體上的包覆層，所述包覆層由過渡金屬元素的高價氧化物構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過渡金屬高價氧化物電極，其特征在于:所述過渡金屬元素的高價氧化物選自氧化高鈷、氧化高鎳中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過渡金屬高價氧化物電極，其特征在于:所述包覆層的厚度為0.5-50微米。4.一種制備如權(quán)利要求1-3任意一項所述過渡金屬高價氧化物電極的方法，其特征在于包括下述步驟: 步驟一 將可溶性過渡金屬鹽與緩沖劑溶解于水中形成混合溶液，調(diào)整混合溶液的pH值到6?8，得到電沉積液；所述可溶性過渡金屬鹽中，過渡金屬元素以+2價的形式存在于所述可溶性過渡金屬鹽中；所述可溶性過渡金屬鹽不包括可溶性過渡金屬的鹽酸鹽；所述緩沖劑為堿金屬有機酸鹽和/或堿金屬無機酸鹽；所述堿金屬無機酸鹽中，堿金屬元素作為陽離子、過渡金屬或非金屬的含氧酸根作為陰離子； 步驟二 用經(jīng)過表面清洗處理后的集流體材料為陽極，將所述陽極置于步驟一所得電沉積液中，進行氧化電化學(xué)沉積，在所述陽極上得到過渡金屬高價氧化物電極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種過渡金屬高價氧化物電極的制備方法，其特征在于:步驟一中，所述可溶性過渡金屬鹽選自硫酸鈷、硫酸鎳中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種過渡金屬高價氧化物電極的制備方法，其特征在于:步驟一中，所述電沉積液中可溶性過渡金屬鹽的濃度為0.05?lmol/L、緩沖劑的濃度為0.4 ?lmol/L。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種過渡金屬高價氧化物電極的制備方法，其特征在于:步驟一中，所述堿金屬有機酸鹽選自堿金屬的苯甲酸鹽、堿金屬的乳酸鹽堿金屬的丙酸鹽、堿金屬的丁酸鹽、堿金屬的醋酸鹽中的至少一種；所述堿金屬無機酸鹽選自堿金屬的鉬酸鹽、堿金屬的鎢酸鹽、堿金屬磷酸二氫鹽，堿金屬硼酸鹽中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種過渡金屬高價氧化物電極的制備方法，其特征在于；步驟二中 所述集流體材料為碳質(zhì)材料或金屬材料； 進行氧化電化學(xué)沉積采用沉積方式選自脈沖共沉積、恒電勢共沉積、恒流共沉積中的一種； 所述脈沖共沉積，控制脈沖周期為10-50秒，控制占空比為4-8 ; 所述恒電勢共沉積時，控制陽極電勢為0.5?1.5V ;恒電勢共沉積時所控制的陽極電勢是相對于標準氫電極的電勢； 所述恒流共沉積時，控制電流為0.5-50mA/cm2； 進行氧化電化學(xué)沉積時，控制電沉積液的溫度為30°C?80°C。9.一種如權(quán)利要求1-3任意一項所述過渡金屬高價氧化物電極的應(yīng)用，其特征在于:包括用于電化學(xué)元件；所述電化學(xué)元件中含有所述過渡金屬高價氧化物電極。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種過渡金屬高價氧化物電極的應(yīng)用，其特征在于:所述電化學(xué)元件為超級電容器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過渡金屬高價氧化物電極及其制備方法和應(yīng)用；屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。所述過渡金屬高價氧化物電極包括集流體以及均勻包覆在集流體上的包覆層，所述包覆層由過渡金屬元素的高價氧化物構(gòu)成。其制備方法為：將可溶性過渡金屬鹽與緩沖劑溶解于水中形成混合溶液，調(diào)整混合溶液的pH值到6～8，得到電沉積液；然后用經(jīng)過表面清洗處理后的集流體材料為陽極，將所述陽極置于步驟一所得電沉積液中，進行氧化電化學(xué)沉積，在所述陽極上得到過渡金屬高價氧化物電極。包括用于電化學(xué)元件；所述電化學(xué)元件中含有所述過渡金屬高價氧化物電極。本發(fā)明組分設(shè)計合理，制備工藝簡單，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，便于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
【IPC分類】H01G11/86, H01G11/30, H01G11/26
【公開號】CN105405674
【申請?zhí)枴緾N201510926347
【發(fā)明人】陳亞, 孔令坤, 胡方園, 劉宇, 石西昌, 楊喜云, 徐徽
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月14日