溶劑熱法制備納米四氧化三鈷及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用溶劑熱法制備四氧化三鈷，著重考察溶劑熱條件對Co<,3>O<,4>產(chǎn)物物相、形貌和粒徑的影響。研究了溶劑熱的反應(yīng)機理，初步探討了物質(zhì)形貌和顆粒大小對電化學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容有： 1.以Co(NO<,3>)<,2>為鈷源，NH<,3>·H<,2>O-NH<,4>Cl為沉淀劑，H<,2>O<,2>為氧化劑，制備了純相尖晶石型Co<,3>O<,4>。研究發(fā)現(xiàn)加入輔助溶劑正丁醇，以聚乙二醇為分散劑，反應(yīng)溫度為160℃，pH值為

2、9，反應(yīng)時間為16h所得產(chǎn)物顆粒較細，為10nm的類球形Co<,3>O<,4>。鈷鹽對產(chǎn)物Co<,3>O<,4>的形貌和粒徑有很大影響，以醋酸鈷為原料所得產(chǎn)物為20 nm立方體，采用硫酸鈷時產(chǎn)物為直徑30nm的球形顆粒。 2.通過IR，XRD，TG-DTA等手段對其反應(yīng)機理進行探討。分析表明：(1)在鈷鹽-堿-水體系下加入氧化劑雙氧水，先形成水滑石結(jié)構(gòu)的氫氧化鈷，然后在溶劑熱條件下再慢慢轉(zhuǎn)化成四氧化三鈷。(2)用硝酸鈷作原料時N

3、O<,3><'->參與水滑石結(jié)構(gòu)的氫氧化鈷的氧化反應(yīng)。第一步是Co(OH)<,2-x>·(NO<,3>)<,x>氧化成Co<'Ⅱ><,0.81>Co<'Ⅲ><,0.19>(OH)<,2.11>·(NO<,3>)<,0.08>·0.43H<,2>O；第二步該產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化成主相四氧化三鈷及少量Co(OH)<,2>，而Co(OH)<,2>又被新嵌入內(nèi)層的NO<,3><'->慢慢氧化成四氧化三鈷，16h后反應(yīng)達到完全，從而生成單相四氧化三鈷。

4、 3.在熱分解法前，引入溶劑熱處理所得前驅(qū)物比未經(jīng)溶劑熱處理的樣品的熱分解溫度有所降低，所得產(chǎn)物的粒徑較小。采用不同沉淀劑和熱處理方式可制備棒狀、多面體狀和片狀四氧化三鈷。 4.通過對制備的Co<,3>O<,4>進行電化學(xué)性能分析，可知物質(zhì)的電化學(xué)性能不僅與物質(zhì)顆粒大小及粒徑分布有關(guān)，還與物質(zhì)形貌有關(guān)。納米級Co<,3>O<,4>電化學(xué)性能優(yōu)于微米級Co<,3>O<,4>電化學(xué)性能；立方體狀Co<,3>O<,4>優(yōu)于其它形