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活性炭-CoFe2O4复合材料制备及其光电性能研究(4)

时间:2022-03-07 22:58来源:毕业论文
循环伏安测试(CV):扫描范围0V~1。0V。 恒电流充放电:测试电压为0V~1。0V。 交流阻抗测试(EIS):频率范围为10mHz~100kHz。 比容量计算公式: Cm为单电极

循环伏安测试(CV):扫描范围0V~1。0V。

恒电流充放电:测试电压为0V~1。0V。

交流阻抗测试(EIS):频率范围为10mHz~100kHz。

比容量计算公式:

Cm为单电极片的质量比电容(单位:F/g),I为放电电流(单位:A),Δt为放电时间(单位:s),ΔV是放电的电压降(单位:V),m为单电极中的复合材料的质量(单位:g)。

能量密度计算公式:2-2)文献综述

其中E为单电极片的能量密度(单位:J/g),Cm为单电极片的质量比电容(单位:F/g),ΔV是放电的电压降(单位:V)。

功率密度计算公式:     

其中P为功率密度(单位:W/g),Rs为电极材料内阻即交流阻抗曲线高频区半圆直径(单位:Ω),ΔV是放电的电压降(单位:V),m为所用复合电极材料的质量(单位:g)。

2。3。3  循环寿命测试

循环寿命是评价电容器性能的一项重要指标,可以反映电极材料是耐用性和稳定性。本文采用华科普天科技有限公司的CHI660D电化学工作站,测试电压为0V~1。0V,电流密度1A/g,电解液为1mol/L的硫酸溶液,充放电50次,测试其比电容的变化。

50次充放电后比电容保留率计算公式为:

2。4  可见光催化活性的测试

样品光催化反应在南京胥江机电厂的XPA型光催化反应仪中进行,可见光催化实验以波长λ> 420 nm的光作为激发光,500 W氙灯为模拟可见光光源。用浓度为20 mgL-1的甲基橙(MO)作为目标降解污染物,实验过程如下:200 mL (20 mg/L) MO溶液的石英试管中加入0。100g催化剂,在进行光照之前,先在暗室下磁力搅拌30 min,使得染料和催化剂之间达到吸附-脱附平衡,以吸附-脱附平衡时MO溶液的浓度作为初始浓度 (c0)。开灯光照之后,每20min取出约3 mL 的溶液,在10000 min-1下离心分离5 min,取上层清液,用紫外可见分光光度计测试吸光度。

通过所测的吸光度计算催化的降解率W,计算公式为:

                     W(%)=×100%                           (2-5)

3。  结果讨论3。1  结构表征3。1。1  XRD测试

图1  C(活性炭),C-CoFe2O4(3:1)和CoFe2O4的XRD图

图1为C(活性炭),C-CoFe2O4(3:1)和CoFe2O4的X射线衍射图。从图1(a)中可以看出:制得的CoFe2O4材料谱线在2θ=30。34°,35。71°,43。34°,57。26°和62。91°处有明显的衍射峰,对应与CoFe2O4的特征衍射峰(JCPDS No。22-1086)。图1(c)活性炭在2θ=24。85°处有个包峰。图1(b)为制得的复合材料X射线衍射图,与图1(a)相比,在相应的位置铁酸钴的特征峰都有出现,且在2θ=24。85°左右有个包峰,说明成功的合成了活性炭纳米铁酸钴复合材料。活性炭的加入可能影响材料的电化学性能和光催化性能。合成的复合材料的电化学性能和光催化性能如何,还要进行测试。

图2中(a),(b)(c)和(d)分别为复合材料C-CoFe2O4(4:1),C-CoFe2O4(3:1),C-CoFe2O4(2:1)和C-CoFe2O4(1:1)的XRD图。从图中可以看出,成功的合成了不同质量比的复合材料。复合材料中,活性炭量的不同可能对材料的电化学性能和光催化性能产生影响。

图2 不同复合材料的X射线衍射图来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

3。1。2  BET测试

图3 77K时N2在C,CoFe2O4和C-CoFe2O4(1:3)的

吸附-脱附等温线

图3为C(活性炭) CoFe2O4和C-CoFe2O4(3:1)材料的N2吸附-脱附等温线。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)分类,CoFe2O4的吸附-脱附等温线为Ⅲ型,如图2(a),在低压区的吸附量少,表明吸附剂和吸附质之间的作用力很弱,当相对压力增大时,吸附量增大,表明有孔填充。C(活性炭)和C-CoFe2O4(3:1)的吸附等温曲线为Ⅳ型,如图2(b)和(c),这是典型的介孔材料的特征。C-CoFe2O4(3:1)的BET比表面积为588。9 m2g-1,而纯CoFe2O4的BET比表面积只有80。97 m2g-1。复合材料C-CoFe2O4(3:1)有较大的比表面积,能够提供更多的吸附位点和活性位点,有望提高复合材料C-CoFe2O4的吸附性能,光催化性能和超级电容器电极材料的电化学性能。 活性炭-CoFe2O4复合材料制备及其光电性能研究(4):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_90795.html

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