重庆大学本科学生毕业设计(论文)
应用
学生：张占胜
学号：********
指导教师：肖鹏
专业：应用物理学
重庆大学物理学院
二O一三年六月有机硅单体
垃圾锅炉
Graduation Design (Thesis) of Chongqing University
Preparation of Co3O4 nanowires and its application in super capacitor废液处理
Undergraduate: Zhang Zhansheng
Supervisor: Prof. Xiao Peng
Major: Applied Physics
Physics College
Chongqing University
June 2013
摘 要
超级电容器可分为双层电容器和赝电容器，它具有如下优点：1.充电时间短
2.使用寿命长
3.温度特性好
4.节约能源
5.绿环保.法拉第赝电容不但可以发
生在电极表面，而且可以发生在整个电极内部发生，因此，赝电容可获得比双电 层电容高的比电容和比能量.赝电容型超级电容器的电极材料包括金属氧化物与 聚合物，金属氧化物作为正极材料包括2MnO ，52O V 等，导电聚合物材料包括
如PPY 、PTH 、PAni 、PAS 、PFPT 等经P 型或N 型或P/N 型掺杂材料制取电极，以
此制备的超级电容器目前多处于研究阶段，还远没有实现产业化生产，而Co 3O 4
电极材料因为价格低廉，良好的电化学性能而受到广泛的关注.
实验用水热法生成Co 3O 4电极，生成过程分为两个步骤，首先是在钛片上用
电化学氧化腐蚀的办法形成tio2纳米管，然后再在做成的tio2纳米管基底上用
水热法生成Co 3O 4材料，加热定型后将长满Co 3O 4材料的钛板作为最终样品，然后
对生成的样品进行性能的测量，性能测量分为三部分，第一是测样品CV 图（循
环伏安法），第二是测样品充放电性能（计时电位法），第三是测所做成的电容器
对于交流电的阻抗（交流阻抗法）。通过上面三个方面对Co 3O 4材料的电容性能进
行评价。
本实验饰演的特是在生成Co 3O 4材料时，对配成的溶液进行了浓度梯度设
置，研究了在不同的溶液浓度下生成的样品的电容性能有何不同。并在性能数据
测量后对其进行了具体的分析。
关键词：水热法，Co 3O 4材料，浓度梯度。
ABSTRACT Supercapacitors can be divided into the double layer capacitor and constraint
capacitor, it has the following advantages: 1. The charging time is short 2. Long
service life 3. good temperature characteristic 4. Energy saving 5. Green
environmental protection. Faraday constraint capacity can not only occur in the
electrode surface, and can occur throughout the electrode inside, therefore, turns
capacitance can be obtained than the electric double layer capacitors of high specific
capacitance and specific energy . Constraint type capacitance of super capacitor
electrode materials including metal oxides and polymer, metal oxide as the anode
materials include,2MnO ，52O V etc., conductive polymer materials including PPY , PTH, PAni, PAS and PFPT type by the P or N or P/N type doping material for making
electrode, in preparation of super capacitor is currently at the research stage, is far
from realizing industrialization production, and Co 3O 4 electrode material because of
low prices, good electrochemical performance had been widely attention.
吸油烟机止回阀Experimental water hot method to generate Co 3O 4 electrodes, the generation
process is divided into two steps, first is electricity chemical oxidation corrosion on
titanium plate method of 2TiO nanotube formation, and then on the 2TiO
nanotubes made of basal water hot method to generate Co 3O 4 materials, heating will
be full of Co3O4 materials of titanium plate after finalize the design as the final
sample, and then measuring the performance of the generated samples, Performance
measurement is divided into three parts, the first is measuring the sample CV graph
(cyclic voltammetry), the second is the sample charge and discharge measurement
performance (timing potential method), the third is the measurement made by the
capacitor to the impedance of an alternating current (ac) impedance method. Through
the above three aspects of Co 3O 4materials capacitance performance evaluation.
This experiment's characteristics is generated in the Co 3O 4 materials, the
泥浆比重试验
concentration gradient of the match into the solution for the set, is studied under different
solution concentration of the generated the capacitance performance difference of the
sample. And after the performance data measured on the concrete analysis.
Key words ：Hydrothermal method, Co 3O 4 materials, concentration gradient
1．引言
屋顶融雪装置Co在超级电容器中应用的概述
1.1纳米材料4
3O
超级电容器是一种新型储能元件，它介于传统电容器和电池之间，相对于传统电容器，超级电容器具
有高的功率密度，循环寿命长和优良的可逆性等优点，相对于电池超级电容器又具有更高的比功率，充电时间短，放电效率高等优点。在日常生活中超级电容器通常被应用于满足电动汽车启动，爬坡等高功率需求，以保护蓄电池系统，也可以作为燃料电池的启动电源，以及通讯系统和计算机的备用电源。目前对于超级电容器的研究重点以及难点是寻性能更高，价格更合理，效果更理想的电极体系和电极材料。可用作超级电容器电极的材料有很多种如碳材料。贵金属氧化物，导电聚合物以及过渡金属氧化物。金属氧化物所产生的法拉第准电容远远大于碳材料的双电层电容，是的金属氧化物成为近几年来备受瞩目的超级电容器的电极材料。
纳米级的Co3O4在工程技术方面有着广阔而重要的作用，作为一种尖晶石型过渡金属氧化物Co3O4在电催化和锂离子电池上大显身手，假如Co3O4整个体相都参与反应进而形成超电容其理论电容可达2100F/g，由此可见Co3O4在作为超级电容器的电极的时候也具有十分巨大的潜力。
本文实验中将用水热法制作Co3O4电极样品，进而对其在超级电容器中所体现的性能进行测量和分析，表明该金属氧化物的优良的超级电容器性能。
Co性质
1.24
3O
Co3O4粉末外观呈灰黑或黑，钴含量理论上为73.43%，氧元素含量
g/cm。其结晶属于立方晶系，晶格常数为26.57%，密度为6.0到6.2 3
11
.8-
10
a10
m
=，其溶解性很差，不溶于水，硝酸，盐酸，王水，能溶于⨯
热硫酸中。
Co3O4具有特殊结构和性能，可用来制备锂离子电池正极的材料钴酸锂，并且广泛应用于超级电容器，无机颜料，压敏陶瓷等领域，同时还可以作为多个反应的催化剂。
最新的Co3O4粉末的几种制备方法有：1.喷雾热分解法 2.还原氧化法
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