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。     

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。     

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。     

ZnFe2O4/TiO2复合材料的表征及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用自组装法制备了ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射光谱(DRS)、振动样品磁强(VSM)等手段对样品进行测试表征,并对ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料进行了光催化性能测试。结果表明：ZnFe₂O₄/TiO₂光催化剂质量比为1∶15时具有最佳的光催化效果,100W紫外光照射下45min对活性Red 24的降解率就能达到100%,表现出优异的光催化性能,可为复合材料光催化剂的研究提供一种有效的思路。     

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...     

核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线的制备及其电化学储锂性能

以棉纤维为碳源和模板,采用生物模板法成功合成制备直径约100~150nm、长度几至十几微米的TiC纳米线,进而通过水热反应在其表面均匀沉积Co_3O_4纳米微粒,所构建的核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线具有良好的循环稳定性和高倍率性能。在50mA/g电流密度下循环的第2次、第50次放电容量分别为824.3mAh/g和753.7mAh/g;在倍率性能测试中,当电流密度回到50mA/g时,可逆放电容量为1060.4mAh/g,高于起始的1048.2mAh/g。     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

纳米Al2O3掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

为提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的循环性能和倍率性能,采用在底液中添加纳米Al2O3的方法,在氢氧化物共沉淀法制备前驱体过程中进行铝元素掺杂,并考察了铝掺杂量对材料形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,当铝掺杂量为0.02(n Al:∶n Li=0.02)时,在电压范围2.7~4.2V和0.2C倍率下,循环50次后容量保持率高达95.7%,高于未掺杂的81.5%,同时材料的倍率性能也明显提高。     

Bi2O3/BiOCl异质复合材料的制备及其光催化性能

本文以五水硝酸铋和氯化钾为原料,利用水热法一步制备了Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,研究n(Bi)/n(Cl)摩尔比对合成Bi2O3/BiOCl异质复合光催化剂的形貌和光催化性能的影响。结果表明:随着n(Bi)/n(Cl)摩尔比的增加,Bi2O3/BiOCl的光催化活性显著增强,在n(Bi)/n(Cl)=1.75时,制备的Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料具有最高的光催化活性。     

Co3O4-Sn复合材料对锂离子电池性能的影响

锂电子电池的性能与电池负极材料密切相关,研究了锡掺杂氧化钴复合材料的水热合成及锡掺杂量对Co₃O₄-Sn复合材料的形貌、结构及电池性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试手段对材料进行表征。结果表明,Sn在导电基底Ti箔上以无定形态存在,且均匀分布在材料内部。同时,随着锡掺杂量的增加,会在材料表面生长一层小片状或颗粒。电化学性能测试结果表明:锡的引入可以改善锂离子电池的电化学性能,当锡掺杂量过多或过少时,都会使得电池性能下降。而且原始掺杂比例Co与Sn为1∶0.4时,电池性能最好。     

固相剪切磨盘碾磨法制备四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料及其在锂离子电池中的应用

固相剪切磨盘碾磨法是一种基于全固相反应、不同于传统球磨方法制备微纳米基功能复合材料的新方法。本文以石墨和纳米四氧化三铁为原料,三聚氰胺为氮掺杂剂,采用固相剪切磨盘碾磨法,成功制备了四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料(Fe₃O₄/N-G)。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)测试和电化学测试对样品结构、形貌和电化学性能进行表征。测试结果显示:该方法能够在将石墨剥离成少数层石墨烯的同时,实现石墨烯的氮掺杂以及与Fe₃O₄的均匀复合,最终制得Fe₃O₄/N-G复合材料;将该复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优异的循环稳定性,在100 mA·g-1的电流密度下经过100次循环后,Fe₃O₄/N-G可逆比容量保持在869 mAh·g-1,远高于纯Fe₃O₄的78 mAh·g-1。该方法为制备石墨烯基复合电极材料提供了绿色环保、简便易行的新方法。     

TiO2-聚吡咯纳米复合材料的电化学制备及其在锂硫电池中的应用

采用电化学沉积的方法,以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为基底,制备出高度有序的TiO_2-聚吡咯(PPy)纳米阵列,再通过共热法,将单质硫颗粒负载到基底阵列中,得到S/PPy/TiO_2纳米阵列结构复合材料。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDX)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表征结果表明,TiO_2纳米管高度有序平行排列,管径约120nm,聚吡咯均匀沉积在纳米管壁上,复合材料中硫的质量分数约为61.9%。电化学测试结果表明,在0.1C电流密度下,S/PPy/TiO_2纳米复合材料首次循环比容量达1155mAh·g-1,100次循环后比容量为648.4mAh·g-1,库伦效率保持在96.8%。高容量下良好的循环稳定性能显示出S/TiO_2/PPy纳米阵列结构复合材料作为锂硫电池正极材料的优势。     

Synthesis and characterization of Co3O4 hollow spheres

Co₃O₄ hollow spheres were hydrothermally prepared at 130 °C for 16 h in the presence of Poly-vinylpyrrolidone (PVP). The as-prepared products were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscope (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), infrared spectrum (IR), X-ray photoelectron spectrum (XPS), and optical absorption spectrum. PVP surfactant plays important roles in the formation of Co₃O₄ hollow spheres. These Co₃O₄ hollow spheres have average diameters of ca. 350 nm, and the wall thickness around the shell is about 42 nm. The possible formation mechanism of hollow Co₃O₄ spherical structures has simply been proposed.     

以Fe2O3为原料通过水热–高温煅烧法合成LiFePO4/C纳米复合材料及其电化学性能研究（英文）

采用三氧化二铁(Fe2O3)为铁源,抗坏血酸作碳源,通过在200℃下水热反应并经煅烧后合成出LiFePO4/C纳米复合材料.抗坏血酸在水热反应体系中不但作为最终反应产物的碳源,而且还起到了限制LiFePO4颗粒生长的作用.抗坏血酸的用量对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当抗坏血酸用量为1 g时,制得的LiFePO4/C纳米复合材料的粒径在220～280 nm.该材料用作锂离子电池的正极材料时,在0.1C的电流密度下循环500次后其放电容量仍保持159 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

温度对燃烧包覆LiMn2O4/ZnO及其电性能的影响

通过葡萄糖辅助低温燃烧制备ZnO包覆型LiMn2O4,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电测试等手段,研究了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明所有产物均为单相尖晶石型LiMn2O4结构。SEM结果表明产物的颗粒尺寸随温度的升高而增大。电化学性能测试表明400℃和500℃制备的LiMn2O4/ZnO具有相对优异的电化学性能,室温1C条件下首次放电比容量分别为119.3mAh/g、116.3mAh/g,循环100次后容量保持率分别85.6%、87.8%。尖晶石LiMn2O4电极的阻抗谱特征与温度有关,电池的电化学性能主要受电荷转移电阻(Rct)影响。     

Fabrication of Co3O4 cubic nanoframes: Facet-preferential chemical etching of Fe ions to Co3O4 nanocubes

The novel Co₃O₄ cubic nanoframes, sized in ca. 30 nm, were firstly fabricated via a facile solvothermal route. Based on the transmission electron microscopy and the powder X-ray diffraction analyses of the time-dependent products, a mechanism of facet-preferential chemical etching of Fe³⁺ ions to the pre-synthesized Co₃O₄ nanocubes is proposed for the formation of Co₃O₄ cubic nanoframes. This synthetic strategy can probably be extended to fabricate nanoframes of some other binary metal oxides, by designing similar chemical etching process.     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。     

Synthesis of Co3O4 nanoparticles via the CTAB-assisted method

Cobalt oxide (Co₃O₄) nanoparticles were successfully synthesized by the cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)-assisted method at normal pressure for the first time. The structure and morphology of the as-prepared Co₃O₄ nanoparticles were characterized by powder X-ray diffracton (XRD), infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and N₂-sorption analysis. XRD studies indicated that the as-prepared product was well-crystallized cubic phase of Co₃O₄ with a cell constant of α = 8.0722 Å. The EM images showed that the obtained Co₃O₄ sample consisted of dispersive quasi-spherical particles with the size ranged from 15 to 25 nm.     

Molten salt synthesis of single-crystal Co3O4 nanorods

The synthesis of the single-crystal Co₃O₄ nanorods by molten salt approach was reported for the first time. The products were characterized by Transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and Selected-area electron diffraction (SAED). TEM results indicate that these nanorods have diameters of about 150 nm and lengths of about 2 μm. According to the analysis of the SAED and HRTEM results, we drew the conclusion that these nanorods grew along an unusual [− 1,− 1,15] direction by Ostwald ripening mechanism.