四氧化三鈷-納米石墨微片復合材料的制備及電化學性能的研究.pdf

1、超級電容器因其高功率密度（可以達到10 kW·kg-1）、循環(huán)壽命長（高達10萬次以上）、充放電時間短等優(yōu)點在多個領域被廣泛應用。超級電容器電極材料是決定超級電容器性能的關鍵因素，因此研發(fā)比電容量大、穩(wěn)定性好、循環(huán)性能好、價格低廉的電極材料成為研究的熱點。四氧化三鈷/石墨烯復合材料復合不僅有效防止團聚現(xiàn)象，且石墨烯的超大比表面積和良好的導電性確保了復合材料與電解質溶液更充分地接觸，進而使復合材料的循環(huán)性能有較大的改善。現(xiàn)階段，國內外有關

2、四氧化三鈷/石墨烯復合材料的研究較多的采用兩步法，即首先制備四氧化三鈷前驅體/氧化石墨烯復合材料，然后熱處理獲得四氧化三鈷/石墨烯復合材料。
　　本文采用一步原位水熱法成功制備Co3O4納米顆粒及Co3O4/GNP復合材料。采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜等手段研究了一步法工藝參數(shù)對復合材料的晶體結構、形貌的影響規(guī)律，并采用三電極體系研究探討了Co3O4形貌及Co3O4和GNP配比對復合材料電化學性能的影

3、響。
　　研究表明:1.采用機械剝離法實現(xiàn)了納米石墨微片(GNP)的制備，片層厚度約為4 nm，表面光滑平整，且缺陷密度低。2.無需熱處理，采用一步原位水熱法成功制備Co3O4納米顆粒及Co3O4/GNP復合材料，Co3O4/GNP復合材料電化學性能顯著優(yōu)于Co3O4納米顆粒，Co3O4/GNP復合材料比電容達到了355 F·g-1，內阻約為0.88Ω，循環(huán)性能好，歸因于Co3O4納米顆粒均勻分布在GNP片層上。3.以水和正丁醇作

4、為混合溶劑，通過調整溶劑比成功實現(xiàn)球形、方形和棒狀Co3O4納米顆粒的制備。隨著正丁醇用量的增加，顆粒由球形轉變?yōu)榉叫魏桶魻睿渲蟹叫蜟o3O4納米顆粒具有較優(yōu)電化學性能，比電容值為509 F·g-1，內阻為2.10Ω。4.采用一步法實現(xiàn)了球形四氧化三鈷/納米石墨微片(S-CoGNP)復合材料和方形四氧化三鈷/納米石墨微片(C-CoGNP)復合材料的制備，研究了Co3O4與GNP質量比對復合材料形貌、分散性和電化學性能的影響。結果表明，