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點的新型功率型儲能元件,而電極材料是影響其性能的關鍵因素。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活性和獨特的微觀結構而表現出優異的電化學性能,在超級電容器電極材料方面具有潛在的應用價值。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,利用相關分析測試手段對目標材料的形貌、晶型結構和組成等進行了分析表征,采用電化學測試方法對電極材料的電化學性能等進行了詳細研究。主要內容如下:

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行分析,用X射線衍射(XRD)和場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征產物的結構和形貌,用循環伏安、恒電流充放電等測試方法對其電化學性能進行研究。結果表明,制備的樣品表現出優良的電化學性能,其單電極比電容高達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)和場發射掃描電鏡(FESEM)對樣品進行了物理表征;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定性進行了表征。用循環伏安、恒電流充放電等測試方法對其電化學性能進行研究,結果表明,在6 M KOH溶液中,Co0.5441Ni0.4

4、559 LDHs比電容可達2614 F/g,并且在5 A/g的大電流密度下循環500周后仍能保持91％的初始容量。此外,并就化學組成和電容之間的關系進行了討論。
　　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)為結構導向劑,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行分析,用 X射線衍射(XRD)和場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征堿式碳酸鈷

5、前軀體的結構和形貌。結果表明:四種樣品都各自呈現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體B進行處理制備了純相四氧化三鈷,用紅外光譜和場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)對四氧化三鈷產物的組成和形貌進行了表征。結果表明,將堿式碳酸鈷于300 oC熱分解所得Co3O4仍保持原前驅物的形貌及尺寸大小。通過循環伏安法和恒流充放電對Co3O4電極材料進行了電化學性能測試。結果表明,于300 oC煅燒4小時得到的Co3O4表現出優良的電