鈷∕鎳金屬氫氧化物及四氧化三鈷的制備及其超電容性能研究.pdf

1、超級電容器是一種具有顯著優(yōu)點的新型功率型儲能元件,而電極材料是影響其性能的關(guān)鍵因素。鈷、鎳氫氧化物及其氧化物材料因其具有良好的氧化還原反應(yīng)活性和獨特的微觀結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在超級電容器電極材料方面具有潛在的應(yīng)用價值。本文采用多種方法制備了氫氧化鈷、鈷/鎳雙金屬氫氧化物及四氧化三鈷材料,利用相關(guān)分析測試手段對目標(biāo)材料的形貌、晶型結(jié)構(gòu)和組成等進(jìn)行了分析表征,采用電化學(xué)測試方法對電極材料的電化學(xué)性能等進(jìn)行了詳細(xì)研究。主要內(nèi)容如下:

2、
　　1.以氯化鈷為原料、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為分散劑,采用化學(xué)沉淀的方法成功制備出由納米粒子組成的片狀α-Co(OH)2。用紅外光譜(FT-IR)對所制樣品的成分進(jìn)行分析,用X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌,用循環(huán)伏安、恒電流充放電等測試方法對其電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,制備的樣品表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能,其單電極比電容高達(dá)1220 F/g,有望成為超級電容器的電極材料。

3、　　2.以聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑,通過化學(xué)共沉積的方法成功制備了具有超高比電容的新型有序納米粒子 CoxNi1–x層狀雙氫氧化物電極材料。采用 X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對樣品進(jìn)行了物理表征;通過電子能譜(EDS),紅外光譜(FT–IR)和熱分析(TG-DTA)對樣品的組成和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。用循環(huán)伏安、恒電流充放電等測試方法對其電化學(xué)性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明,在6 M KOH溶液中,Co0.5441Ni0.4

4、559 LDHs比電容可達(dá)2614 F/g,并且在5 A/g的大電流密度下循環(huán)500周后仍能保持91％的初始容量。此外,并就化學(xué)組成和電容之間的關(guān)系進(jìn)行了討論。
　　3.以硝酸鈷為鈷源,尿素為沉淀劑,十二烷基硫酸鈉(SDS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,采用水熱法合成了不同形貌的堿式碳酸鈷。用紅外光譜(FT-IR)對堿式碳酸鈷前軀體的組成進(jìn)行分析,用 X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征堿式碳酸鈷

5、前軀體的結(jié)構(gòu)和形貌。結(jié)果表明:四種樣品都各自呈現(xiàn)一種獨特而有趣的形貌。采用熱分解方式對堿式碳酸鈷前驅(qū)體B進(jìn)行處理制備了純相四氧化三鈷,用紅外光譜和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對四氧化三鈷產(chǎn)物的組成和形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,將堿式碳酸鈷于300 oC熱分解所得Co3O4仍保持原前驅(qū)物的形貌及尺寸大小。通過循環(huán)伏安法和恒流充放電對Co3O4電極材料進(jìn)行了電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明,于300 oC煅燒4小時得到的Co3O4表現(xiàn)出優(yōu)良的電