水热法制备Co3O4及其超电容性能的研究.pdfVIP

2011年 3月 伊犁师范学院学报 (自然科学版) Mar．2011 ’ 第 1期 一JoumaJo(fYiliNormalUniversity(NaturalScienceEdition) NO．j 水热法制备Co3O4及其超电容性能的研究 王兴磊 ，何晓燕 ，李 芳 ，尚天翠 (1．伊犁师范学院 化学与生物科学学院，新疆 伊宁 835000； 2．伊犁出入境检验检疫局 综合技术服务中心综合实验室，新疆 伊宁 835000) 摘 要：以硝酸钴为原料、尿素为沉淀剂、柠檬酸三纳为模板，用水热法制备了CoO ，并 采用循环伏安、恒流充放 电等方法研究 了样品的电化学性能．结果表 明，coo 电极在 6molL·KOH溶液中、在0～0．4V电位范围内、电流密度为5mAc·m 时，单电级比电容可达9o0Fg·～． 关键词：Co，O ；超级电容器；水热法；电容性能 中图分类号：O614．812 文献标识码：A 文章编号：1673--999X (2011)O1—0036—04 超级电容器是上世纪七八十年代发展起来的 1．1 实验原料与试剂 一 种新型储能装置，它兼有常规电容器功率密度 硝酸钴 (Co(NO3)3)，六次甲基四胺 (C6HI2N4)， 大、可快速充放电等优点，且对环境无污染，循环 柠檬酸三钠 (C6H5Na3O7)，以上试剂均为分析纯 寿命长．因此高性能的电化学超级电容器在移动通 (A．R．)． 讯、航空航天和 国防科技等方面具有极其重要的应 1．2 Co。吼的制备方法 用前景 【卜1． 准确称取三份 5．000gCofNO3)36H20置于3个 目前，在电化学电容器的研究中，活性炭等电 烧杯中，分别加入 6．1909g尿素，用去离子水溶解， 极材料虽然性能稳定、价格便宜，但其内阻较大， 搅拌下依次加入2．5246g、5．0526g、7．5789g柠檬酸 不适合在大电流情况下工作 J；Ru和 Ir等贵重金属 三钠 ，使硝酸钴与柠檬酸三钠物质的量 比为 l：O．5、 氧化物电极材料 比电容量虽然很高，但 昂贵的价格 1：1、1：1．5．充分搅匀后，将此混合液装入内衬 限制了其实际应用 o【。J．金属氧化物如Co3O4表现出 聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜 内，填充度为 法拉第准电容性质，具有较好的电容特性I8 “．若 80％，密封，于 100~C恒温下反应 12h，反应完全后 考虑Co3O4整个体相都参上j反应形成超电容，则其 冷却至室温，得粉红色沉淀，抽滤，用去离子水、 电容可达2100Fg·-1．可见Co3O4是一类性能较好的 无水乙醇反复淋洗 ，50℃干燥6h，将所得粉末置于 潜在超级电容器 电极材料．本文以硝酸钴为原料、 马费炉中200℃热处理3h，冷却至室温后得到黑色 尿素为沉淀剂、柠檬酸三钠为模板，水热合成前驱 粉末即为 Co3O4．为了便于讨论研究，将硝酸钴与 体，然后在 300。C烧结下制得了Co3O4，研究其在 柠檬酸三钠物质的量比为 l：0．5、1：1、1：1．5反 6molL·。KOH溶液中、在 0．O~0．4V 电位范围 (VS． 应后得到的Co3o4样品分别标记为A、B和 C． SCE)内，循环伏安及恒流放 电等性能．测试结果 1．3 样品的物理表征与性能测试 表明，300。C时所得Co304具有较好的电化学电容 采川 日本MacM18∞型x射线衍射仪进行XRD 行为，电流密度为 5mA-cm 时单 电极 比电容达 测定．实验条件：CuKct辐射 (九=0．151418nm)， 900F． ．