Co3O4电化学电容电极材料的制备及性能研究

利用水热法,以硝酸钴为原料,分别以碳酸氢铵、六次甲基四胺为沉淀剂,制备了Co3O4。借助X射线衍射、扫描电子显微镜手段对样品进行表征。以六次甲基四胺为沉淀剂制得的Co3O4,在6 mol.L-1KOH水溶液中,电位窗口为0～0.4V内,通过循环伏安和恒流充放电测试,显示该材料制备的电极具有良好的电容行为。充放电流在为5 mA时,单电极的比容量达到239 F.g-1,是以碳酸氢铵为沉淀剂制得的Co3O4电极的1.57倍,说明以六次甲基四胺为沉淀剂制备的Co3O4具有较好的电化学电容性能。     

Co3O4/石墨烯复合物的水热合成及其超级电容器性能

采用水热法制备了Co3O4/石墨烯复合物,用XRD、FTIR和TEM测试了样品的结构和形貌,采用循环伏安法(CV)、交流阻抗和恒电流充放电测试分别研究了Co3 O4/石墨烯复合物电极的电化学性能.结果表明:石墨烯的掺入增加了Co3O4作为电极材料的可逆性,并降低了Co3O4纳米粒子与电解液的接触电阻和Warburg扩散阻抗.在6mol/L的KOH电解液中,复合物的比电容高达562F/g,1000次循环后比电容仅仅下降了2.6％.     

花状Co3O4-NiO复合材料的水热合成及电化学性能

采用免模板水热法和500℃下的热处理过程制备了Co3O4-NiO复合材料.通过TG-DSC、XRD和SEM对复合材料的物相结构和形貌进行了表征,结果表明:复合材料中Co3O4和NiO的晶型分别为立方相和菱形结构,而且还具有特殊的花状结构.采用循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗法测试了复合材料在6mol·L-1的KOH电解液中的电化学性能,结果表明:水热法制备的Co3O4-NiO复合材料具有很好的赝电容储能特性,比电容可达362.5F·g-1.     

超级电容器材料纳米Co3O4的固相法制备及电化学性能

以CoCl2·6H2O和NH4HCO3为原料,通过室温固相反应得到前驱体,将前驱体于350 ℃、空气氛中煅烧3 h,氧化分解得到Co3O4样品.X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱(IR)分析表明,所得样品为纳米级立方尖晶石相Co3O4.循环伏安和交流阻抗测试结果表明,Co3O4电极在6 mol·L-1KOH水溶液中具有可逆的法拉第反应特性和较好的动力学性能.恒电流充放电结果表明,以Co3O4电极为正极、活性炭(AC)电极为负极、6 mol·L-1 KOH水溶液为电解质组成的碱性Co3O4/AC混合电容器具有较好的大电流充放电性能和循环稳定性.     

片状介孔Co3O4的制备及其储锂性能

采用水热法,将硝酸钴和尿素的混合溶液经160℃的水热反应制备前驱体,再经350℃煅烧,制得了Co3O4材料。通过X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微分析(SEM)对材料进行了微观组织和结构表征,结果表明该材料具有薄片状形貌,且薄片具有介孔结构,由纳米颗粒组装而成。将该片状介孔Co3O4材料用于锂离子电池负极,并进行了恒流充放电及循环伏安等电化学性能测试,得出该材料的首次放电和充电容量分别为1020mAh/g和730mAh/g,循环40周之后的充电容量为520mAh/g。     

过硫酸氢盐催化材料(Co3O4/ACF)的制备及应用

通过改变溶剂热法和水热法中材料的配比和温度制备了18种四氧化三钴/活性炭纤维(Co₃O₄/ACF)复合材料,并将这些复合材料用于催化过一硫酸盐(PMS)降解染料橙黄Ⅱ。考察了制备材料的配比(Co²⁺和ACF)和温度对制得的Co₃O₄/ACF复合材料催化降解橙黄Ⅱ效率的影响,并采用X射线衍射仪、扫描电镜等对复合材料的元素组成和形貌进行了表征。结果表明:水热法制得的复合材料催化性能好,3 min内可完全降解100 mg/L橙黄Ⅱ。从表征结果可见,水热法能更有效地使Co₃O₄颗粒以纳米尺寸分散负载在ACF上。材料的配比对产品的催化降解效率无显著影响,温度对水热法制得的产品的催化降解效率影响不大。水热法在320 ℃条件下煅烧制得的复合材料催化性能好且ACF能基本保持结构完整,Co负载量约为17.2 mg/g。水热法制备的Co₃O₄/ACF复合材料循环利用性能优于溶剂热法制得的材料,在循环使用四次后,28 min内橙黄Ⅱ降解效率仍能达到99%。其高效降解与Co₃O₄/ACF和溶解态Co²⁺的催化作用均有关。正交试验表明,降解过程中时间对降解效果的影响最大,其次是PMS的浓度,催化材料的加入量对降解效率无明显影响。因此,在复合材料应用中,应保证充足的降解时间,并适当提高PMS的浓度。     

纳米氧化锰的制备及其电化学性能研究

用流变相-前驱物热分解法制备了纳米氧化锰粉末.用XRD、TEM和LPSA对粉末样品的组成、结构、粒度和形貌进行了表征.对MnO和LiMn2O4(由Mn3O4制备)的电化学性能研究表明,LiMn2O4具有较高的充放电容量和较好的循环性能,其首次放电容量为128mAh/g,经过20次充放电循环之后电容量仍有117.5～128mAh/g.而MnO的电化学性能欠佳.     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料的制备及其电化学性能

本文以葡萄糖作为碳源,采用溶剂热法进行原位碳包覆合成了Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C材料,研究了材料的结构及电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和恒流充放电技术对材料结构及电化学性能进行了表征。结果表明,采用此法合成的Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料呈现多孔结构,粒径约为250nm,经历40次循环后材料的可逆容量依然能保持在645.7mAh/g,较未包覆碳材料的电极提高了19.0%,其可逆容量和循环稳定性能得到了显著提升。     

锂离子在正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中扩散系数的测定

对改进固相反应法合成的锂离子电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,利用XRD,SEM对粉体进行了物相结构和形态表征.当电池充放电时,设定电流密度为120mA/g,电压在2.75～4.5V区间,20次循环后放电比容量为164.5mAh/g.在开路电压到4.5V作为材料的锂离子扩散系数测试电压区间进行CITT循环测试,测定了材料在不同电压,不同循环下的扩散系数,测得扩散系数在10-11～10-12 cm2/s范围内;当电压E=4.3V时扩散系数达到最大值2.8×10-11 cm2/s,随着充放电循环的进行,Li+固相扩散系数先增大后减小.     

α-Fe_2O_3/Fe_3O_4复合负极材料的制备与电化学性能研究

通过固相反应法合成出α-Fe2O3/Fe3O4复合产物,利用XRD、Raman、SEM等技术和恒电流充放电方法,探讨了恒温反应时间对材料微观结构、形貌以及电化学性能的影响。研究表明,恒温反应时间对复合产物中各组分的相对含量、形貌与电化学性能影响较大;除首次循环外,复合负极材料在随后充放电过程中库伦效率可达96%以上,循环性能与倍率性能明显优于单相α-Fe2O3负极材料与Fe3O4负极材料。