四氧化三鈷納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究PPT學(xué)習(xí)教案

1、四氧化三鈷納米材料的制備及其電化學(xué)四氧化三鈷納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究性能研究一一 研究背景及意義研究背景及意義近年來，隨著太陽能/風(fēng)能發(fā)電、電動汽車、便捷式電子設(shè)備等領(lǐng)域的快速發(fā)展，迫切需要開發(fā)同時具有大功率密度和高能量密度的化學(xué)儲能電源。超級電容器兼?zhèn)淞四芰棵芏却蠛凸β拭芏却蟮膬?yōu)點。法拉第電容特性過渡金屬氧化物材料Co3O4MnO2RuO2碳材料導(dǎo)電聚合物材料活性炭炭氣凝膠聚吡咯聚苯胺超級電容器電極材料活性炭纖維第1頁/共13頁二二 實驗方實驗方法法原材料：CoCl2+NH3H2O前驅(qū)體： Co(OH)2直接沉淀法直接沉淀法產(chǎn) 物： Co3O4納米材料焙燒焙燒Co3O4的制備：的制備

2、：第2頁/共13頁Co3O4的表征1.前驅(qū)體熱重曲線2.X射線衍射4.FESEM3.紅外光譜5.電化學(xué)性能第3頁/共13頁1.前驅(qū)體熱重曲線前驅(qū)體熱重曲線O6HO2CoO6Co(OH) 24322圖圖1 氫氧化鈷前驅(qū)體的熱重氫氧化鈷前驅(qū)體的熱重(TG)和差熱和差熱(DTG)曲線曲線三三 結(jié)果與分析結(jié)果與分析第4頁/共13頁20406010203040506070 Intensity (a.u.)22/ /degree440511400311220 111aba.Co3O4-300 b.Co3O4-600 2.X射線衍射射線衍射圖圖2 Co3O4-300 與與Co3O4-600的的XRD譜圖譜圖

3、 在衍射角為18.9 31.3 36.8 44.8 59.2 65.1出現(xiàn)明顯的特征衍射峰，這與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜中立方尖晶石Co3O4 特征衍射峰相吻合,表明用此方法制備的目標(biāo)產(chǎn)物為純相立方尖晶石Co3O4。第5頁/共13頁3.紅外光譜分析紅外光譜分析350030002500200015001000500Transmittance/% Wavenumber/(cm-1)a.Co3O4-300b.Co3O4-400c.Co3O4-600abc圖圖3 Co3O4-300、Co3O4-400 與與Co3O4-600的紅外光譜圖的紅外光譜圖3369cm-1559cm-1660cm-1第6頁/共13頁4.F

4、ESEM分析分析圖圖4.1 Co3O4-300 圖圖4.2 Co3O4-600圖圖4 Co3O4-300和和Co3O4-600的的FESEM圖圖第7頁/共13頁5.電化學(xué)性能分析電化學(xué)性能分析300熱處理所得Co3O4樣品具有更好的電容特性這是因為晶體發(fā)育不完整，適于離子的嵌入與脫出，故制備成電極后與電解液接觸最為充分，從而表現(xiàn)出更好的電化學(xué)活性。圖圖 5 Co3O4-300、Co3O4-400 與與Co3O4-600電極在電極在相同相同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線掃描速率下的循環(huán)伏安曲線-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反應(yīng)原理：第8頁/共13頁-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 圖圖6 Co3O4-300電極不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線電極不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線第9頁/共13頁100200300400500-0.2-0.10.00.10.20.30.4 E/VT/sabca.Co3O4-600b.Co3O4-400c.Co3O4-300圖圖7 Co3O4-300、Co3O4-400 與與Co3O4-600電電極在電流密度為極在電流密度為1 A/g時的充放電曲線時的充放電曲線mVtmCCmI單電極比電容公式:第10頁/共13頁0200400600800100012001400-0.2-0.10.00.10.20.30.4 E/VT/s圖圖8 Co3O4-300電極在電流密度為電極在電流密度為1A/g下的充放電圖下的充放電圖第11頁/共13頁四四 結(jié)論結(jié)論1.結(jié)果表明本實驗制備的產(chǎn)物為結(jié)果表明本實驗制備的產(chǎn)物為尖晶石型過渡金屬尖晶石型過渡金屬氧化物氧化物Co3O4；2.電化學(xué)測試顯示制備的電化學(xué)測試顯示制備的Co3O4-300樣品電容特性樣品電容特性良好、良好、循環(huán)壽命長循環(huán)壽命長、且比較、且比較