Co3O4@MnMoO4复合电极材料的制备及其超级电容性能研究

采用两步水热法制备了以泡沫镍作为基底的Co₃O₄@MnMoO₄复合材料,利用SEM、TEM、XRD、比表面积分析仪分别对材料的形貌、尺寸和结构与纯Co₃O₄纳米棒团簇进行了对比。在2.5 mAcm^-2的电流密度下,Co₃O₄和Co₃O₄@MnMoO₄作为电极时的比电容分别为436和663.75 F/g。与Co₃O₄纳米棒团簇相比,Co₃O₄@MnMoO₄复合材料具有更好的电容性能和良好的超级电容器应用潜力。这是由于其具有比Co₃O₄纳米棒团簇更高的电子/离子转移速率、更多的电活性反应位点和更大的电解质浸润面积。     

Ni/Co3O4花状电极材料的合成及其电化学性能与第一性原理研究

通过水热法制备了一种单质镍掺杂Co₃O₄(Ni/Co₃O₄)的粉末,用伏安特性循环法研究了其电化学性能,同时根据第一性原理从原子尺度和电子结构的角度探究了Ni和Co₃O₄的掺杂机理。首先合成Ni/Co₃O₄粉末;其次对合成的材料结构及性能进行XRD和SEM表征分析,研究不同钴源及同一钴源不同钴镍比对制备的镍Ni/Co₃O₄形貌的影响;最后在不同缺陷和不同掺杂的影响下,建立准确的材料性能预测模型,揭示了修饰电极掺杂改性的微观机理。结果表明,不同钴源均制备出了花状形貌的Ni/Co₃O₄复合材料,电化学性能测试得到其比电容为670F/g;第一性原理计算所得掺杂机理,揭示了电化学修饰的Ni/Co₃O₄复合电极较大提高了材料的导电性能。     

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。     

乙二胺改性Co3O4-NiO复合粒子的制备及其超级电容性能研究

利用简单液相共沉淀法制得中间产物Ni(OH)2-Co(OH)2,再经煅烧得到Co3O4-NiO复合粒子;用乙二胺对Co3O4-NiO复合粒子进行改性,改性后Co3O4-NiO微粒分散性提高,形貌为片状,片与片之间相互交叉形成疏松的介孔结构。电化学测试表明Co3O4-NiO电极材料在改性后表现出优良的电化学性能,在电位窗口为0～0.4V时,单电极比电容可达1202F/g,相比改性前提高了171F/g。     

Ni掺杂Na1.6Co2O4新型超级电容器电极材料的电性能研究

首次将掺杂镍离子的Na1.6Co2O4材料用作超级电容器的电极材料,并进行了XRD、SEM的表征和恒流充放电、循环伏安的电性能研究,发现掺杂3%(摩尔分数)Ni 2+的Na1.6Co2O4电极材料比纯的Na1.6Co2O4具有更优异的循环性能。     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

NiCo2O4/C复合电极材料的制备以及超级电容性能

采用化学共沉淀法合成了纳米级NiCo2O4/C复合材料,并以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,合成的复合材料为立方尖晶石结构,其粒径大小为30～40nm,颗粒呈球形且分布均匀。循环伏安(CV)、恒电流充放电测试表明,NiCo2O4/C复合材料在6mol/LKOH水系电解液中表现出优异的超级电容特征,在0～0.9V的电位范围内,NiCo2O4/C电极材料比电容量可高达290.49F/g,并具有良好的可逆性和优异的循环性能。     

Co3S4电极材料的制备及在碱性析氢反应中的重构行为研究

因为析氢反应(HER)电位远低于析氧反应(OER),催化剂的重构过程相对迟缓,所以其重构现象鲜有报道。为此,本工作通过水热和硫化两步法成功合成了自支撑碳布(CC)负载纯相Co₃S₄电极材料,其微观呈纳米颗粒组装的绿疣海葵状结构。该电极材料在1 mol/L KOH的HER电化学测试中就能发生快速、完全重构,催化活性显著提升,在100 mA·cm^-2时过电位降低约55 mV。诱发重构主要是硫组分浸出所致。重构后的电极材料物相为Co(OH)₂,且形貌已完全转变为数层纳米片堆叠而成的大比表面花状结构,暴露出更多的活性位点,促进电解液与电极材料的接触,加速催化反应中的传质过程,进而提升催化活性。这一发现有助于科研工作者初步认识硫化物催化剂电极材料在HER催化过程中的重构行为。     

新型Co3O4和WC共沉积β-PbO2电极用于锌电解沉积及电化学性能研究

采用复合电沉积技术在Pb-0.3wt%Ag/α-PbO₂基体上合成了WC和Co₃O₄颗粒共沉积的β-PbO₂复合沉积层。沉积行为研究发现,WC颗粒先于Co₃O₄颗粒吸附于基体上,将WC颗粒与Co₃O₄颗粒共沉积是一种抑制当Co₃O₄颗粒单独共沉积于β-PbO₂沉积层时发生团聚情况的有效方法。电极性能研究发现,WC或Co₃O₄颗粒的共沉积均会提高复合阳极的析氧电催化活性,此外,WC颗粒还有助于提高复合阳极的显微硬度和在Zn电解沉积溶液中的耐腐蚀性能。Co₃O₄颗粒的共沉积不利于β-PbO₂相的生长,WC颗粒的共沉积对β-PbO₂相的生长影响不大,两种颗粒同时共沉积有助于抑制酸性镀液中α-PbO₂相的生长。      

Co3O4与膨胀石墨自组装的多面体复合物作为锂离子电池阳极材料

作为锂离子电池的负极材料,Co₃O₄因其具有890 mA·h/g的高理论比容量而备受关注。本文通过简单的化学溶液法和热处理制备了Co₃O₄与膨胀石墨(EG)自组装的多面体复合材料(Co₃O₄-EG)。当用作锂离子电池的负极材料时,EG与Co₃O₄质量比为1∶3的Co₃O₄-EG复合材料电极在0.1 C的电流倍率下经过400次循环后的可逆容量仍高达418 mA·h/g,高于其他Co₃O₄-EG复合材料(质量比1∶4循环190圈后容量为273 mA·h/g,质量比1∶5循环135圈后的容量为329 mA·h/g),且所有Co₃O₄-EG复合材料的放电容量均高于纯Co₃O₄(400圈循环后容量为40 mA·h/g)。Co₃O...     

新型超级电容器电极材料NaxCo2O4的制备及电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Na x Co2O4(x=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8和2.0)样品,并首次将其应用于超级电容器电极材料;经XRD、SEM和电性能研究得出,制备出的Na x Co2O4晶体均为层状结构,x=1.6时样品电容性能最好,在6mol/L NaOH电解液中,0.25~0.7V电压范围内,以50mA/g的电流密度进行恒流充放电,比电容高达413F/g。     

四氧化三钴阵列材料的制备及电化学性质研究

以酸化后的高导电柔性碳布为基底,通过电化学沉积及辅助热处理技术在碳布表面均匀地生长了规整排列的四氧化三钴(Co₃O₄)纳米片材料,纳米片厚度约为15nm,片层之间相互交织,形成三维网络多孔结构。这种独特的结构不仅增加了Co₃O₄纳米材料的有效利用率,而且缩短了电解质离子的传输通道,加速了其倍率性能。期待该材料成为组装高性能柔性电容器器件的备选电极材料。     

Co_3O_4/mpg-C_3N_4催化剂的制备及其可见光催化性能研究

采用浸渍法制备了载钴介孔石墨相氮化碳(Co3O4/mpg-C3N4)催化剂,并对其进行X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),N2吸附脱附,紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)和光生电流的表征。结果显示,Co3O4的引入提高了mpg-C3N4的光吸收性能,利于其表面光生电子和空穴的分离。将制得的Co3O4/mpg-C3N4用于可见光催化降解水中的亚甲基蓝(MB),其催化效率远高于mpg-C3N4,且最佳的钴负载量为3%。     

水热合成LiFePO_4/C材料电化学性能的颗粒尺度敏感性

通过控制水热法过程中的水热反应加热速度,制备了3种不同颗粒尺度的LiFePO4/C锂离子电池正极材料。结果表明,加热速度越快,LiFePO4/C平均粒径越小,分布越集中。当加热速率从5℃/min升至15℃/min时,材料颗粒半径从336nm减小到200nm,0.1 C放电容量从154 mAh/g增至162mAh/g,而20C放电容量则从75mAh/g显著增大至127mAh/g。LiFePO4/C材料的电化学性能表现出明显的尺度敏感性,特别是在高倍率充放电条件下。     

EDTA辅助合成Co3O4纳米材料及其气敏性能

以有机化合物作为助剂合成纳米材料, 可调控材料的形貌和结构, 进而影响材料的催化和电化学性能。以乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na)为助剂, 乙酸钴为钴源, 利用水热法合成Co₃O₄纳米材料, 测定材料的结构和气敏性能, 研究其结构与气敏性能的关系, 并探讨EDTA-2Na在材料合成中的作用机制。结果表明, Co²⁺与EDTA^2-形成的配合物调控Co₃O₄晶核的生长方向, 形成了边长约为50 nm的六边形介孔纳米片。在205 ℃下, 利用该材料构筑的气敏传感器对100×10^-6甲苯响应值约为104, 在225 ℃下对100×10^-6丙酮的响应值约为70。该传感器对甲苯和丙酮等挥发性有机化合物(VOCs)的高响应性能是由于EDTA-2Na辅助合成的Co₃O₄表面存在的大量缺陷, 提高了吸附氧含量。另外, 介孔结构和较大的比表面积有利于VOCs的吸附、表面反应和扩散。本研究提供了一种添加EDTA-2Na辅助合成Co₃O₄纳米材料并获得高响应VOCs气体传感器的有效方法。     

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.     

NH_4V_4O_(10)纳米带的合成、改性及其电化学性能研究

以偏钒酸铵为前驱体,采用水热法合成了纯净的单晶NH4V4O10纳米带,同时在水热合成过程中添加氧化石墨烯对其进行了掺杂改性研究。通过XRD、TEM、HRTEM和循环伏安法等测试手段对产物的结构和电化学性能进行了表征和测试。研究发现,生长溶液的p H值决定着NH4V4O10纳米晶体的结构与形貌。由于氧化石墨烯在水热条件下被还原,相对于未添加氧化石墨烯的NH4V4O10纳米带,添加氧化石墨烯掺杂改性的NH4V4O10纳米带的导电能力显著提高。很明显,采用氧化石墨烯掺杂的方法有利于改善NH4V4O10纳米带的电化学性能。     

石墨烯/富锂三元正极复合材料的制备及电化学性能研究

通过水热法制备了石墨烯包覆量不同的石墨烯/富锂三元正极复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学交流阻抗等对包覆后富锂三元正极复合材料的物相结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明:石墨烯包覆量为2%(质量分数)时,包覆效果较好,石墨烯/富锂三元正极复合材料首次库仑效率为89.6%,比富锂三元正极材料提高了17.16%,放电比容量为226.41mAh/g,比原材料提高了21.38mAh/g;以0.5C循环100次后石墨烯/富锂三元正极复合材料放电比容量可保持在154mAh/g,容量保持率为88%,比富锂三元正极材料提高了5.3%;石墨烯/富锂三元正极复合材料阻抗为75Ω,比富锂三元正极材料阻抗低50Ω。