1。3钴酸镍作为超级电容器电极材料的研究
尖晶石钴酸镍由于其独特的结构和表面性质,在催化领域,环境保护领域中引起了研究的热潮。
B。P。 Bastakoti等[2]人采用水热法首次成功制备出 Co(OH)2/GO 复合材料,并使用该材料作为了可充电高性能锂电池的正极材料且具有优异的电化学稳定性。
Y。 Yamauchi等[3]通过水热法成功制备了活性碳负载 CoO 的复合材料。并通过循环伏安、恒流充放电等手段对 G/CoO 进行了电化学性能测试。结果表明,在使用乙二醇为溶剂,氨水作为沉淀剂,负载比 1:10 的条件下,G/CoO 复合材料具有较大的比电容,达到518F·g-1,复合材料的比电容和循环性能比单纯的氧化钴有了大幅的提高。
C Salaneck W。R等[4]人采用回流法,以硫化氧既做沉淀剂又做还原剂一步制备了Co(OH)2/G纳米复合材料。他们制备的该复合材料的比电容达972。5F·g-1,远高于单一的石墨稀(137。6F·g-1)和氢氧化钴电极材料的比电容值(726。1F·g-1)。
在电化学方面,尖晶石型氧化物电极的应用研究近年来受到广泛的关注。其对氧的析出有较高的催化活性,可以作为减小析氧电位、提高电极稳定性、降低能耗和成本的优良电催化材料。在碱性溶液中钴酸镍耐腐蚀、简单易制备,同时它在碱水电解中具有更低的析氧活化超电势和较好的稳定性。
1。4 超级电容器在国内外研究现状
1。5 合成NiCo2O4的方法
1。5。1 化学共沉淀法
汤宏伟、高宁等采用共沉淀法合成了纳米级NiCo2O4/C复合材料[5],并以X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,合成的复合材料为立方尖晶石结构,其粒径大小为30~40nm,颗粒呈球形且分布均匀。循环伏安(CV)、恒电流充放电测试表明,NiCo2O4/C复合材料在6mol/L KOH水系电解液中表现出优异的超级电容特征,在0~0。9V 的电位范围内,NiCo2O4/C电极材料比电容量可高达290。49F/g,并具有良好的可逆性和优异的循环性能。
袁珍,邓湘云等采用共沉降法制备了以Ni 为载体的NiCo2O4/Ni 的电催化剂,分别用TG、XRD、SEM对NiCo2O4粉末的结构和形貌进行了表征[6],研究了不同温度下NiCo2O4/Ni 复合电极在碱性水溶液中的催化性能。结果表明,热处理温度对NiCo2O4 粉末的结构、电催化性能有重要的影响,当热处理温度为300℃时 NiCo2O4/Ni 复合电极的电催化性能最好。
鲍晋珍,王森林等采用共沉淀法制备尖晶石型复合氧化物NiCo2O4,然后将其加入瓦特镀镍液中,复合电沉积了Ni/ NiCo2O4复合镀层[7]。 通过改变镀液pH值、阴极电流密度jk等条件,探索复合电沉积的最佳工艺条件。运用扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)表征了复合镀层的表面形貌、颗粒含 量和结构。结果表明: 在镀液pH=6。2 和jk=100mA·cm-2的条件下所得Ni/ NiCo2O4复合镀层中,NiCo2O4的含量达到最高(30。6%,w)。在5 mol·L-1的KOH溶液中,采用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗法研究了电极的电催化析氧性能。 与镍电极对比 Ni/ NiCo2O4复合电极的电催化析氧性能更高,表观活化自由能降低 53。2kJ·mol-1,其析氧反应的表观交换电流密度是镍电极的7倍。电化学阻抗谱分析表明 Ni/ NiCo2O4复合电极在碱性溶液中析氧反应由电化学步骤和扩散步骤联合控制。 恒电位长时间电解析氧实验表明,该Ni/ NiCo2O4复合电极在碱性溶液中的析氧具有高的稳定性。 文献综述
车倩、张方等以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/ NiCo2O4 复合物[8]。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上。循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40% 时, 在1 A·g-1的电流密度下, 复合物电极的比电容可以达到577。0 F·g-1, 电流密度为8 A·g-1时, 比电容可以达到 470。8 F·g-1, 并具有良好的循环稳定性。 在2A·g-1的电流密度下, 经过2000次循环后, 比电容还可达到508。4 F·g-1, 电容保持率为92。7%。