四氧化三鈷-納米石墨微片復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能的研究.pdf

1、超級(jí)電容器因其高功率密度（可以達(dá)到10 kW·kg-1）、循環(huán)壽命長(zhǎng)（高達(dá)10萬(wàn)次以上）、充放電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。超級(jí)電容器電極材料是決定超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素，因此研發(fā)比電容量大、穩(wěn)定性好、循環(huán)性能好、價(jià)格低廉的電極材料成為研究的熱點(diǎn)。四氧化三鈷/石墨烯復(fù)合材料復(fù)合不僅有效防止團(tuán)聚現(xiàn)象，且石墨烯的超大比表面積和良好的導(dǎo)電性確保了復(fù)合材料與電解質(zhì)溶液更充分地接觸，進(jìn)而使復(fù)合材料的循環(huán)性能有較大的改善?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外有關(guān)

2、四氧化三鈷/石墨烯復(fù)合材料的研究較多的采用兩步法，即首先制備四氧化三鈷前驅(qū)體/氧化石墨烯復(fù)合材料，然后熱處理獲得四氧化三鈷/石墨烯復(fù)合材料。
　　本文采用一步原位水熱法成功制備Co3O4納米顆粒及Co3O4/GNP復(fù)合材料。采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜等手段研究了一步法工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌的影響規(guī)律，并采用三電極體系研究探討了Co3O4形貌及Co3O4和GNP配比對(duì)復(fù)合材料電化學(xué)性能的影

3、響。
　　研究表明:1.采用機(jī)械剝離法實(shí)現(xiàn)了納米石墨微片(GNP)的制備，片層厚度約為4 nm，表面光滑平整，且缺陷密度低。2.無(wú)需熱處理，采用一步原位水熱法成功制備Co3O4納米顆粒及Co3O4/GNP復(fù)合材料，Co3O4/GNP復(fù)合材料電化學(xué)性能顯著優(yōu)于Co3O4納米顆粒，Co3O4/GNP復(fù)合材料比電容達(dá)到了355 F·g-1，內(nèi)阻約為0.88Ω，循環(huán)性能好，歸因于Co3O4納米顆粒均勻分布在GNP片層上。3.以水和正丁醇作

4、為混合溶劑，通過(guò)調(diào)整溶劑比成功實(shí)現(xiàn)球形、方形和棒狀Co3O4納米顆粒的制備。隨著正丁醇用量的增加，顆粒由球形轉(zhuǎn)變?yōu)榉叫魏桶魻?，其中方形Co3O4納米顆粒具有較優(yōu)電化學(xué)性能，比電容值為509 F·g-1，內(nèi)阻為2.10Ω。4.采用一步法實(shí)現(xiàn)了球形四氧化三鈷/納米石墨微片(S-CoGNP)復(fù)合材料和方形四氧化三鈷/納米石墨微片(C-CoGNP)復(fù)合材料的制備，研究了Co3O4與GNP質(zhì)量比對(duì)復(fù)合材料形貌、分散性和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，