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1、傅晓燕等:碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能０６１１５文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１５)０６Ｇ０６１１５Ｇ０５∗碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能傅晓燕１,梅军１,２,刘昊２,刘西川２(１．西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳６２１０１０;２．中国工程物理研究院成都绿色能源与绿色制造中心,成都６１０２００)[６]摘要:采用电化学沉积法,以碳气凝胶(CA)为基O４,CuO,Fe２O３等,RuO２是导电性最好的,有较高底沉积氢氧化钴(Co(OH)２),并热处理制备碳气凝的比容量,但价格昂贵,
2、同时具有较高的表面电阻和电胶/四氧化三钴(CA/Co３O４)复合电极材料.采用荷转移电阻,特别是在高电流密度时会产生很大的内XRD,SEM对样品的结构和微观形貌进行表征.采用阻,这使得功率密度和倍率性能都变得很差,且稳定性循环伏安,恒电流充放电测试,交流阻抗测试对样品的也较差,孔隙度难调控等.其中Co３O４因具有好的赝电化学性能进行了表征和测试.研究结果表明,采用电容性能、低的价格、长期使用性能和好的耐腐蚀性等电化学沉积法制备的CA/Co３O４复合电极材料,在电优点,被认为一种具有发展潜力的超级电容器电极材[７]流密度０
3、．５和５A/g时,其质量比容量分别为１０２０和料.国内外研究者对碳材料/Co３O４复合电极材料[８]６４６F/g.可见Co３O４的复合,能够很大程度的提升电也做了一些研究.牛锛等采用微波溶剂热法制备碳化学性能.纳米管/四氧化三钴复合电极材料,其比电容达到关键词:电沉积;碳气凝胶;四氧化三钴;超级电容３６９．５F/g,电荷传递电阻降为０．５Ω.LangJunwei[９]器等制备的四氧化三钴/多壁碳纳米管(Co３O４/中图分类号:O６６４文献标识码:AMWCNT)复合的材料,在０．６２５A/g电流密度下,DOI:１０．３９６
4、９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１５．０６．０２４２mol/LKOH电解液中,质量比容量达到４１８F/g.[１０]SongZhaoxia等用水热法制备的Co３O４/氧化石墨１引言烯,在电流密度０．５~２．０A/g,质量比容量超过４００F/g.[１１]超级电容器,是一种新型的储能装置,因其存储容JiangJinhui等制备的纳米花结构的Co３O４/C有着量大,质量轻,可多次充放电等优点倍受科研人员的关较高的比容量,在扫描速率１mV/s和电流密度[１Ｇ２]注,是当今世界各类电动系统的动力来源.目前,０．５A/g时,
5、比容量分别为３３０和８６５F/g.可见,碳材超级电容器的电极材料主要有以下３类:碳材料、金属料与Co３O４复合,不但有助于提高电容性能,而且能够[３]氧化物材料和导电聚合物材料.但是应用最广泛的有效的降低成本.还是廉价的碳材料,基于双电层原理,在充放电过程的碳气凝胶(CA)是一种比较广泛的用于超级电容中,不发生化学反应,有着良好的循环稳定性和较长的器的电极材料.有着较高的比表面积和良好的导电循环周期,但是其最大比容量和能量密度却受到比表率,很适用于扩大金属氧化物的比表面积和电子电导.面积和孔隙率的限制,普遍较低.金属氧化
6、物电极材本文采用电化学沉积法,硝酸钴,硝酸钠混合溶液为电料,表现出优秀的赝电容,表面的官能团,晶面的缺陷解液,在碳气凝胶电极上沉Co(OH)２,经过退火处理可以提供优良的氧化还原反应中心,储存大量的电荷.后,制备的碳气凝胶/四氧化三钴复合材料.通过对样可以发现在电极面积相同的情况下,赝电容通常是双品结构和形貌的观察,以及循环伏安,充放电等测试对[４]电层电容１０~１００倍.但是金属氧化物虽有着高比样品的物理性质和电化学性能进行了研究.[５]容量,高能量密度,但导电率普遍较低.考虑到碳材２实验料和金属氧化物材料各自的优点,
7、人们发现将碳材料和金属氧化物复合刚好能够发挥最佳作用,是一种高２．１CA电极制备性能的复合电极材料.碳材料/金属氧化物复合电极,以间苯二酚和甲醛为原料,NaOH为催化剂,经溶碳材料不仅可以作为金属氧化物的物理支撑,而且能胶Ｇ凝胶反应、溶剂交换、常压干燥和高温碳化制备了[１２]够提供电子传输渠道.同时金属氧化物能够提供较高碳气凝胶(CA).将CA与聚四氟乙烯乳液(PTFE,的比容量和能量密度.６０％),乙炔黑按质量比８∶１∶１混合,加入无水乙醇,常见的金属氧化物有RuO２,MnO２,NiO,Co３超声０．５h,置于６０℃鼓
8、风干燥箱中干燥１２h.将干∗基金项目:国家高技术研究发展计划(８６３计划)资助项目(２０１３AA０５０９０５)收到初稿日期:２０１４Ｇ１１Ｇ２０收到修改稿日期:２０１５Ｇ０１Ｇ０６通讯作者:梅军,EＧmail:meijun１２＠１２６．com作者简介:傅晓燕(１９８８－),女,重庆人,在读研究生,师承梅军研究员,从事
