溶液燃燒法制備鈷氧化物及其復(fù)合材料的超級(jí)電容器性能的研究.pdf

1、便攜式電子設(shè)備及新能源汽車的迅速發(fā)展對(duì)能源存儲(chǔ)設(shè)備提出了日益嚴(yán)苛的要求。超級(jí)電容器具有很高的功率密度和很長(zhǎng)的循環(huán)壽命，并且其溫度特性好、綠色環(huán)保，非常適用于短時(shí)間、高功率能源存儲(chǔ)。超級(jí)電容器由正極、負(fù)極、隔膜與電解質(zhì)組成，電極材料是影響超級(jí)電容器電化學(xué)性能的重要因素之一。鈷氧化物（Co3O4和CoO）理論比電容高，是一種極具潛力的超級(jí)電容器電極材料。但是，鈷氧化物同時(shí)存在電導(dǎo)率低，鈷離子有毒等缺點(diǎn),限制其電化學(xué)性能和實(shí)際的運(yùn)用。在鈷氧化

2、物中引入碳材料和其他廉價(jià)氧化物，既可以提高體系導(dǎo)電性，又可以降低鈷的應(yīng)用，是一種不錯(cuò)的策略。
　　獲得優(yōu)異電化學(xué)性能鈷氧化物的方法很多，如沉淀法、電沉積法、水熱法和溶劑熱等。但是這些方法大多耗時(shí)耗力，并不適用于大規(guī)模、特別是連續(xù)生產(chǎn)鈷氧化物。溶液燃燒法利用氧化劑（通常是硝酸鹽）和燃料之間快速、自持續(xù)的放熱反應(yīng)制備多孔納米材料，生產(chǎn)效率高且成本低。本論文采用溶液燃燒法制備鈷氧化物及其三元、四元納米復(fù)合材料，并研究和優(yōu)化其電化學(xué)性能。

3、主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.采用溶液燃燒法合成了Co3O4和Co3O4/CoO納米顆粒。XRD和SEM測(cè)試表明，檸檬酸/硝酸鈷摩爾比對(duì)產(chǎn)物的相組成和形貌有很重要的影響。隨檸檬酸量增加，產(chǎn)物從團(tuán)聚的立方Co3O4納米晶轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫灼瑺畹牧⒎紺o3O4和四方CoO混合物。電化學(xué)測(cè)試表明，當(dāng)檸檬酸/硝酸鈷摩爾比是7∶27時(shí)，樣品(Co3O4)的比電容最高，為179.7 F·g-1（電流密度0.2 A·g-1）。經(jīng)N2氣氛350℃溫度

4、3小時(shí)退火后，材料比電容提高到362.8 F·g-1;在4A·g-1電流密度下，樣品比電容仍達(dá)285.7 F·g-1，循環(huán)充放電1000次以后，比電容保持73.5％。
　　2.在上述燃燒法的基礎(chǔ)上，在300℃溫度空氣氣氛中一步合成了鈷-鎳氧化物/C/Ni三元納米復(fù)合材料。在溶液燃燒過(guò)程中，過(guò)量的檸檬酸碳化形成無(wú)定型C，并將Ni2+還原成金屬Ni粒子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，當(dāng)Co∶Ni∶C6H8O7摩爾比為4∶5∶86/9時(shí)，樣品的電化學(xué)性