【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极材料，特别是涉及到一种空心球结构高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料及其制备方法。
技术介绍
1、电极材料是储能装置的核心组成部分，其性质的优劣直接影响装置的电化学储能性能。为了实现高效率的电化学储能，通常需要对电极材料进行合理设计和优化。在众多电极材料中，钴基金属化合物作为电极材料表现出优异的电化学活性和较高的稳定性，在电极材料
得到了广泛关注。hao等通过fe元素掺杂优化了co(oh)f的固有结构，得到了一种高性能超级电容器正极材料，电化学测试结果表明，在1a·g-1电流密度下，所制备材料的比电容为385.8f·g-1；10000次恒流充放电循环后，其比电容保持率为101％(hao z,jiang c,xu z,et al.reasonably optimized structure of iron-doped cobalthydroxylfluoride for high-performance supercapacitors[j].journal of colloidand interface science,2023,644:64-72)。该成果通过元素掺杂显著提高了电极材料的电化学性能，然而，其电化学活性和循环稳定性仍有待进一步提升。单一组成电极材料在储能过程中能够提供的储能效率有限。
2、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决
2、一种空心球结构高熵复合电极材料，是以多面体结构cu2o为模板，在多面体结构cu2o外表面包覆氮掺杂的双重碳保护层以及镍、钴、锰、铜四元金属高熵氟化物形成的具有空心球结构的高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料，其中，双重碳保护层分别为聚多巴胺pda衍生碳包覆层和金属有机框架衍生碳掺杂包覆层。
3、一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，制备所述的具有空心球结构的高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料，包括以下步骤，且以下述步骤顺次进行：
4、步骤一、制备具有多面体结构的cu2o模板；
5、步骤二、制备cu2o@pda模板
6、称取80mg步骤一制备的cu2o模板，超声分散到100ml超纯水中，然后依次加入0.1214g三羟甲基氨基甲烷和10mg～80mg盐酸多巴胺，在室温下搅拌1h～6h后，离心，取离心产物，分别用超纯水和95％乙醇洗涤三次，最后将洗涤后的产物置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到聚多巴胺(pda)均匀包覆的多面体结构cu2o记为cu2o@pda模板；
7、步骤三、制备空心球结构c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合材料
8、称取50mg步骤二制备的cu2o@pda模板，超声分散于100ml无水乙醇和超纯水的混合溶剂中，然后加入3.333g聚乙烯吡咯烷酮和总量为17mg的六水合氯化镍、六水合氯化钴和四水合氯化锰，室温搅拌30min后，逐滴加入1mol·l-1的na2s2o3水溶液40ml，滴加速率为0.2滴/s～1滴/s；滴加结束后，继续搅拌20～60min，然后离心，取离心产物，分别用无水乙醇和甲醇洗涤两次，获得由镍、钴、锰、铜四元金属层状氢氧化物构成的空心球结构；将所述空心球结构分散于20ml溶解了8mmol～50mmol 2-甲基咪唑的甲醇溶液中，静置0.h5～5h后，离心收集沉淀，用甲醇洗涤三次，最后将产物置于60℃真空干燥箱内干燥12h；
9、称取10mg上述产物，分别与100～350mg氟化铵放置于瓷舟的两端，然后置于管式炉内，在氩气气氛下，以10℃·min-1的升温速率升温至300℃～500℃，并在此温度下保持1h～3h，得到空心球结构高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合材料。
10、所述步骤一中制备具有多面体结构的cu2o模板的方法为：
11、将2.72mmol五水合硫酸铜、2.96mmol柠檬酸三钠、4.8mmol碳酸钠和5.6mmol葡萄糖依次加入到75ml～85ml超纯水中，完全溶解后，转移至100ml不锈钢反应釜内，于80℃烘箱中反应1h；反应结束后将反应釜转移置阴凉处降温至30℃以下，然后取出反应物离心，取出离心产物，分别用超纯水和95％乙醇洗涤三次，最后将洗涤后的产物置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到多面体结构cu2o模板。
12、所述步骤二中获得cu2o@pda模板的步骤具体为：
13、称取80mg步骤一制备的cu2o模板，超声分散到100ml超纯水中，然后依次加入0.1214g三羟甲基氨基甲烷和10mg～80mg盐酸多巴胺，在室温下搅拌1h～6h后，离心，取离心产物，分别用超纯水和95％乙醇洗涤三次，最后将洗涤后的产物置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到聚多巴胺(pda)均匀包覆的多面体结构cu2o记为cu2o@pda模板。
14、所述步骤三中无水乙醇和超纯水的混合溶剂中无水乙醇和超纯水的体积比＝1:1。
15、所述步骤三中六水合氯化镍、六水合氯化钴和四水合氯化锰的摩尔比为3:7:0.05～3:7:1。
16、通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
17、1、本专利技术通过对电极材料组成和结构的协同设计，可控制备了具有高电化学活性和稳定性的空心球结构高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料。通过制备多元金属高熵氟化物，可显著提高材料的电化学活性；在材料合成过程中，设计了双重碳复合方案，分别引入了聚多巴胺(pda)衍生碳包覆层和金属有机框架衍生碳掺杂，通过双重碳保护显著改善了材料的电化学稳定性和储能性能；同时，本专利技术将多元金属高熵氟化物与氮掺杂碳材料进行复合，充分利用多元金属组成和不同组分的协同互补效应，有效提升其比电容、倍率性能和循环稳定性等电化学性能；此外，该复合材料具有新颖独特的纳米颗粒组装空心球结构，在电化学储能过程中能够提供丰富的活性位点，有利于提升其电化学活性。迄今未见与本专利技术空心球结构高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料及其制备方法相同或相近似的文献报道和实际应用。
18、2、本专利技术以结构新颖、尺寸均匀的多面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空心球结构高熵复合电极材料，其特征是：是以多面体结构Cu2O为模板，在多面体结构Cu2O外表面包覆氮掺杂的双重碳保护层以及镍、钴、锰、铜四元金属高熵氟化物形成的具有空心球结构的高熵C/N-Ni0.28Co0.615Mn0.057Cu0.048F2-HE复合电极材料，其中，双重碳保护层分别为聚多巴胺PDA衍生碳包覆层和金属有机框架衍生碳掺杂包覆层。
2.一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，制备权利要求1所述的具有空心球结构的高熵C/N-Ni0.28Co0.615Mn0.057Cu0.048F2-HE复合电极材料，其特征是：包括以下步骤，且以下述步骤顺次进行：
3.根据权利要求2所述的一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，其特征是：所述步骤一中制备具有多面体结构的Cu2O模板的方法为：
4.根据权利要求2所述的一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，其特征是：所述步骤二中获得Cu2O@PDA模板的步骤具体为：
5.根据权利要求2所述的一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，其特征是：所述步骤三中无水乙醇和超纯水的混
6.根据权利要求2所述的一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，其特征是：所述步骤三中六水合氯化镍、六水合氯化钴和四水合氯化锰的摩尔比为3:7:0.05～3:7:1。
...【技术特征摘要】
1.一种空心球结构高熵复合电极材料，其特征是：是以多面体结构cu2o为模板，在多面体结构cu2o外表面包覆氮掺杂的双重碳保护层以及镍、钴、锰、铜四元金属高熵氟化物形成的具有空心球结构的高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料，其中，双重碳保护层分别为聚多巴胺pda衍生碳包覆层和金属有机框架衍生碳掺杂包覆层。
2.一种空心球结构高熵复合电极材料的制备方法，制备权利要求1所述的具有空心球结构的高熵c/n-ni0.28co0.615mn0.057cu0.048f2-he复合电极材料，其特征是：包括以下步骤，且以下述步骤顺次进行：
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳，祝恩泽，关晓辉，张吉庆，邹涛，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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