三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式雙功能電極的制備方法

三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式雙功能電極的制備方法摘要本文主要介紹了一種制備具有雙功能的三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式電極的方法。該方法采用模板法、電化學(xué)沉積和熱處理的組合方式制備電極。通過調(diào)控模板的孔徑和形貌設(shè)計(jì)，制備具有三維貫穿多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的模板。電化學(xué)沉積一層過渡金屬，通過熱處理使其轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良電化學(xué)性能的過渡金屬氧化物。經(jīng)過簡(jiǎn)單的后續(xù)處理，得到具有雙功能的三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式電極。其具有良好的穩(wěn)定性和高功率密度，適用于柔性電子學(xué)、超級(jí)電容器等領(lǐng)域。引言隨著電子技術(shù)和能源技術(shù)的不斷發(fā)展，電極材料的研究越來越受到專業(yè)研究者的關(guān)注。針對(duì)傳統(tǒng)電極材料的一些局限性，如功率密度低、穩(wěn)定性不好等問題，需要開發(fā)出新型電極材料以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。近年來，三維貫穿多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的電極材料逐漸成為關(guān)注焦點(diǎn)，其具有良好的電化學(xué)性能、穩(wěn)定性和高功率密度等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種制備具有三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式雙功能電極的方法，可應(yīng)用于柔性電子學(xué)、超級(jí)電容器等領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)步驟1.制備模板選用合適的模板材料，如聚苯乙烯、聚碳酸酯等，通過光刻或熱轉(zhuǎn)印等方法制備出具有所需孔徑和形狀的模板。調(diào)整模板條件，制備出具有三維貫穿多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的模板。具體操作如下：在光刻機(jī)上將所使用的模板材料進(jìn)行旋涂，并烘烤干燥。利用光刻膠對(duì)薄膜進(jìn)行光刻。將微小線條呈現(xiàn)在光刻膠上。將樣品置于含有所需粗細(xì)的酸性試劑中，在其表面形成孔洞。將樣品放入水中，使模板從樣品表面松散脫落。將模板鋰離子注入并進(jìn)行硅化，制備出具有更加穩(wěn)定孔壁結(jié)構(gòu)的模板。2.電化學(xué)沉積將制備好的模板放入含有適量金屬離子的電化學(xué)溶液中進(jìn)行電化學(xué)沉積。將沉積出的一層過渡金屬與模板通過氧化物還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良電化學(xué)性質(zhì)的過渡金屬氧化物。具體操作如下：在加熱同時(shí)攪拌的條件下，將沉積液注入至電解池當(dāng)中。通過施加電壓，在模板表面沉積出一層過渡金屬。利用高溫升華技術(shù)，將金屬薄膜上的氧化層升華，得到過渡金屬氧化物薄膜。3.熱處理將制備好的過渡金屬氧化物薄膜進(jìn)行熱處理，將其轉(zhuǎn)化為具有所需電化學(xué)性質(zhì)的薄膜。具體操作如下：將所制備的過渡金屬氧化物薄膜放至氧化爐中進(jìn)行熱處理。控制爐溫以及熱處理的時(shí)間，可使過渡金屬氧化物薄膜發(fā)生相變，從而獲得具有優(yōu)良電化學(xué)性質(zhì)的材料。4.后續(xù)處理經(jīng)過熱處理得到的材料，還需要進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)處理?？刹捎没瘜W(xué)鍍、絡(luò)合等方法，修飾電極表面特性。具體操作如下：將制備好的材料放至含有適量金屬離子的化學(xué)液中。通過絡(luò)合反應(yīng)，調(diào)控材料表面化學(xué)性質(zhì)。完成后續(xù)處理后，即可得到具有優(yōu)良電化學(xué)性能的三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式雙功能電極。結(jié)論本文詳細(xì)介紹了一種制備具有雙功能的三維貫穿多級(jí)孔過渡金屬一體式電極的方法。該方法采用模板法、電化學(xué)沉積和熱處理的組合方式制備電極。通過調(diào)控模板的孔徑和形貌設(shè)計(jì)，制備具有三維貫穿多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的模板。電化學(xué)沉積一層過渡金屬，通過熱處理使其轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良電化學(xué)性能的過渡金屬氧化物。經(jīng)過簡(jiǎn)單的后續(xù)