Co2SnO4的合成及電化學(xué)性能研究

陳雅桃

摘 要 本文采用共沉淀法制備Co2SnO4，考察了不同含量的Co2SnO4對超級電容器電容性能的影響。研究表明：當(dāng)Co2SnO4含量為25 wt%在KCl電解液中，該復(fù)合電極的比容量為285.3 F/g，且循環(huán)穩(wěn)定性也得到改善。

關(guān)鍵詞 超級電容器 Co2SnO4 復(fù)合材料

中圖分類號：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

早在20世紀(jì)60年代，國內(nèi)外就已經(jīng)使用高比表面積活性炭作為電極材料對雙電層電容器進(jìn)行了廣泛的研究。使用碳材料具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但其能量密度較低，自放電現(xiàn)象嚴(yán)重，很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。近些年來，基于金屬氧化物的贗電容器頗受關(guān)注。其中，以水合氧化釕等貴金屬氧化物為電極材料的超級電容器的研究較多。但是釕不僅價格昂貴，而且有毒對環(huán)境污染嚴(yán)重，因此在商品化方面存在困難。鈷、錫、錳等過渡金屬氧化物用作超級電容器的電極材料具有和氧化釕相似的性質(zhì)，它們資源豐富、對環(huán)境無污染，是替代氧化釕的理想材料。本章使用Co2SnO4用作超級電容器電極材料。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1納米Co2SnO4制備

氯化鈷和四氯化錫為原材料。2.38 g氯化鈷和1.75 g四氯化錫分別溶于100 mL蒸餾水，形成兩個透明溶液。將上述兩個溶液混合在一起，在磁力攪拌的作用下100 mL氫氧化鈉逐滴加入，并繼續(xù)攪拌2h。所得的混合溶液在100℃水浴鍋中反應(yīng)24h。最后，通過離心分離收集沉淀。得到的沉淀在120℃烘箱中干燥，并將干燥所得的產(chǎn)物在400℃的馬弗爐中煅燒2 h，即得納米結(jié)構(gòu)的Co2SnO4。

1.2工作電極制備

將所制備的Co2SnO4與活性炭以不同比例混合做為電極的活性物質(zhì)，與導(dǎo)電劑石墨、粘結(jié)劑PTFE按80%：15%：5%的質(zhì)量比混合，加入適量的無水乙醇超聲分散均勻。然后，將此粘稠物均勻的涂于處理過的Ti片上（1.0€？.0 cm2）。最后，制備好的電極在60℃下干燥6h。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 Co2SnO4電極材料形貌分析

從圖中可以清楚地看到合成的Co2SnO4粉末呈球狀結(jié)構(gòu)，粒徑小于100nm，其中很多顆粒彼此連接或者是團(tuán)聚。可以表明，這種形貌能夠形成很大的比表面積，有利于獲得更大比容量（見圖1）。

2.2 Co2SnO4/AC復(fù)合電極循環(huán)伏安分析

圖2為不同含量的Co2SnO4電極在1.0 mol/L KCl溶液中的循環(huán)伏安圖。掃描速率為5mV/s。從圖中可以看出，當(dāng)活性物中Co2SnO4的含量為25wt%時，表現(xiàn)出較大的比容量，循環(huán)伏安圖幾乎為矩形的。

2.3 Co2SnO4/AC復(fù)合電極充放電性能研究

從圖中可以看出，在所示的電位范圍內(nèi)充放電曲線具有明顯的三角形對稱分布，電位與時間基本上是線性關(guān)系。另外，圖形的對稱性較好，表明了該材料充放電效率高，電極反應(yīng)的可逆性很好。在電流密度為5mA/cm2充放電的情況下，單電極的比容量為285.3 F/g。

3結(jié)論

共沉淀法合成了納米尖晶石球狀結(jié)構(gòu)的Co2SnO4。其粒徑小于100nm。通過循環(huán)伏安法、計(jì)時電位法和電化學(xué)交流阻抗法研究了Co2SnO4/AC復(fù)合電極的電化學(xué)性能。當(dāng)活性物中Co2SnO4的含量為25wt%時，單電極的比容量為285.3 F/g。

參考文獻(xiàn)

[1] Kalpana D.，Cho S.H.，Lee S.B.，Lee Y.S.，Misra R.，Renganathan N.G.. Recycled waste paper-A new source of raw material for electric double-layer capacitors[J].J.Power Source，2009，190（2）：587-591.