四氧化三钴纳米材料的制备及其电化学性能研究PPT学习教案

1、四氧化三钴纳米材料的制备及其电化学四氧化三钴纳米材料的制备及其电化学性能研究性能研究一一 研究背景及意义研究背景及意义近年来，随着太阳能/风能发电、电动汽车、便捷式电子设备等领域的快速发展，迫切需要开发同时具有大功率密度和高能量密度的化学储能电源。超级电容器兼备了能量密度大和功率密度大的优点。法拉第电容特性过渡金属氧化物材料Co3O4MnO2RuO2碳材料导电聚合物材料活性炭炭气凝胶聚吡咯聚苯胺超级电容器电极材料活性炭纤维第1页/共13页二二 实验方实验方法法原材料：CoCl2+NH3H2O前驱体： Co(OH)2直接沉淀法直接沉淀法产 物： Co3O4纳米材料焙烧焙烧Co3O4的制备：的制备

2、：第2页/共13页Co3O4的表征1.前驱体热重曲线2.X射线衍射4.FESEM3.红外光谱5.电化学性能第3页/共13页1.前驱体热重曲线前驱体热重曲线O6HO2CoO6Co(OH) 24322图图1 氢氧化钴前驱体的热重氢氧化钴前驱体的热重(TG)和差热和差热(DTG)曲线曲线三三 结果与分析结果与分析第4页/共13页20406010203040506070 Intensity (a.u.)22/ /degree440511400311220 111aba.Co3O4-300 b.Co3O4-600 2.X射线衍射射线衍射图图2 Co3O4-300 与与Co3O4-600的的XRD谱图谱图

3、 在衍射角为18.9 31.3 36.8 44.8 59.2 65.1出现明显的特征衍射峰，这与标准衍射图谱中立方尖晶石Co3O4 特征衍射峰相吻合,表明用此方法制备的目标产物为纯相立方尖晶石Co3O4。第5页/共13页3.红外光谱分析红外光谱分析350030002500200015001000500Transmittance/% Wavenumber/(cm-1)a.Co3O4-300b.Co3O4-400c.Co3O4-600abc图图3 Co3O4-300、Co3O4-400 与与Co3O4-600的红外光谱图的红外光谱图3369cm-1559cm-1660cm-1第6页/共13页4.F

4、ESEM分析分析图图4.1 Co3O4-300 图图4.2 Co3O4-600图图4 Co3O4-300和和Co3O4-600的的FESEM图图第7页/共13页5.电化学性能分析电化学性能分析300热处理所得Co3O4样品具有更好的电容特性这是因为晶体发育不完整，适于离子的嵌入与脱出，故制备成电极后与电解液接触最为充分，从而表现出更好的电化学活性。图图 5 Co3O4-300、Co3O4-400 与与Co3O4-600电极在电极在相同相同扫描速率下的循环伏安曲线扫描速率下的循环伏安曲线-0.20.00.20.40.6 Current/APotential(V vs.甘汞甘汞)abca.Co3O

5、4-300b.Co3O4-600c.Co3O4-4000.090.060.030.00-0.03-0.06(2)e (OH) Co(IV) (OH) Co(III)e (OH) Co(III)OH Co(III)(1) e (OH) Co(III)(OH) Co(II)e (OH) Co(II)OH Co(II)adadadsadadad s反应原理：第8页/共13页-0.20.00.20.40.6 Current/APotential(V vs.甘汞甘汞)abcdea.5mV/sb.10mV/sc.20mV/sd.30mV/se.40mV/s0.080.060.040.020.00-0.02

6、-0.04 图图6 Co3O4-300电极不同扫描速率下的循环伏安曲线电极不同扫描速率下的循环伏安曲线第9页/共13页100200300400500-0.2-0.10.00.10.20.30.4 E/VT/sabca.Co3O4-600b.Co3O4-400c.Co3O4-300图图7 Co3O4-300、Co3O4-400 与与Co3O4-600电电极在电流密度为极在电流密度为1 A/g时的充放电曲线时的充放电曲线mVtmCCmI单电极比电容公式:第10页/共13页0200400600800100012001400-0.2-0.10.00.10.20.30.4 E/VT/s图图8 Co3O4-300电极在电流密度为电极在电流密度为1A/g下的充放电图下的充放电图第11页/共13页四四 结论结论1.结果表明本实验制备的产物为结果表明本实验制备的产物为尖晶石型过渡金属尖晶石型过渡金属氧化物氧化物Co3O4；2.电化学测试显示制备的电化学测试显示制备的Co3O4-300样品电容特性样品电容特性良好、良好、循环寿命长循环寿命长、且比较、且比较