cose的制备及电化学研究【字数：8947】
摘 要本文采用水热合成法制备Co3O4，并对其进行硒化处理，再对产生的CoSe材料进行再分布处理。对实验所得的Co3O4，CoSe和再分布后的CoSe进行电化学测试，在5mV/s扫速条件下，Co3O4、CoSe、再分布CoSe的面积比容量分别为0.971 F/cm2、1.097 F/ cm2、10.53 F/ cm2；10 mV/s条件下，Co3O4、CoSe、再分布CoSe的电流大小分别为0.03 A，0.09 A，0.2 A。得出结论钴镍基材料部分溶解在碱性KOH溶液中，使得Co与溶液的接触面积增大，化学反应速率提升，而 Se元素作为一种常见的半导体元素，溶解在KOH溶液中时提升了Co的导电能力，达到了提高钴镍基材料导电性能与循环稳定性的目的。
Key Words：Electrochemical characteristics ；Co3O4 ；CoSe 目录
1绪论 1
1.1化学电源概述 1
1.2提高电极材料电化学性能的途径 1
1.3钴基化合物 2
1.4 COO，CO3O4 材料 3
1.5金属硒化物 4
2实验方法与材料 5
2.1实验试剂及仪器 5
2.2实验步骤 5
2.3材料的表征 9
2.4电化学性能测试 10
2.4.1容量及循环稳定性测试 11
2.4.2循环伏安测试 11
2.4.3恒流充放电测试 12
2.4.4电化学交流阻抗测试 12
2.4.5 HER/OER性能测试 12
2.4.6塔菲尔特性曲线测试 13
3 Co3O4制备及电化学性质 14
3.1电化学性质 14
3.1.1超容 14
3.1.2催化 15
4 CoSe 制备及电化学性质 17
4.1电化学性质 17
4.1.1超容 17
4.1.2催化 19
4.2 SEM表征 19
4.3 XRD 20
5再分布后CoSe的电化学性质 21
5.1电化学性质 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1.1超容 21
5.1.2催化 23
6总结与展望 24
参考文献 25
致谢 26
1绪论
伴随着工业化的不断提高，全球经济稳步提升，人口数量保持稳定增长，现代化程度越来越高，但与此同时，人们对能源的需求也越来越大，可预见的能源危机逐步临近。传统能源，类似于石油，煤炭枯竭的声音不时传入，同时其带来的环境问题近年来也得到了人们的重视。为了得到更加环保，可循环利用的可再生新能源的，人类开始了对太阳能，风能，潮汐能等新型能源的研究。而目前新型能源大部分的转化方式都是转化为电能进行收集，储藏，利用。超级电容器作为能量转换和储存装置应运而生。
1.1化学电源概述
化学电源是一种把化学能转化为电能的装置，其对于当前世界正面临的能源危机具有重要的作用。按照目前化学电源的使用性质，可将其分为干电池，二次电池，燃料电池，太阳能电池和超级电容器等。
其中电极材料是电化学储能器件的关键一环，电极材料性能的好坏对于电化学储能器件的性能优劣具有直接作用。开发性能优异，环境友好，可持续发展的电极材料是提升化学电源性能的重要途径。
1.2提高电极材料电化学性能的途径
(1)合成不同形貌的材料：
零维度颗粒，一维棒状，三维分级多孔结构材料所表现的形貌不同，甚至相同材料不同形貌条件下其比表面积，孔径大小也不同。
(2)制备高比表面积的材料：
对材料进行热处理，在碱性条件下处理材料等方式，可以有效改善材料的表面形貌以产生缺陷，来提高电极材料的比表面积，进而提高电化学电容性能。
(3)制备带有介孔，大孔的材料：
具有介孔或者大孔的材料可以使离子和电子传输迅速，降低阻抗。
(4)合成杂化材料：
多金属杂化可以使二元或者多元组分的材料性能得到充分发挥。
1.3钴基化合物
像钴单质，氢氧化钴及一些新兴的钴基复合物在作为碱性二次电池的负极材料的实验测试过程中，都表现出了较高的充放电比容量和循环稳定性。Gao等【1】在文章中提出了一种新型NiCo电池。这种电池以ɑNi(OH)2作为正极，βCo(OH)2 作为负极，其比能量大约为160 Wh kg1 ，与传统的镍氢电池相比有了很大的提高，其反应式为：
2NiOOH+Co+2H2O→2Ni(OH)2+Co(OH)2 (11)
文章实验过程中【2】对Co粉末使用球磨法处理，使Co的结构发生了由fcc到hcp变化，并使得Co的其电容量下降，放电性能提高。由此，作者根据充放电后的XRD测试和EIS测试推断，在Co电极的充放电过程中，既有钴与氢氧化钴的反应，也存在钴与氢化钴的反应。
氢氧化钴在碱性溶液中稳定性好，资源丰富，价格低廉，是用作电极材料极好的物质。文章【6】使用电化学沉积法，在镍泡沫上生长出αCo(OH)2薄片。实验数据表明，在电流密度为2 A/g 时，比电容达到1473F/g，在经过1000次循环充放电后，只能保持初始值的88%。表明氢氧化钴的比电容和循环稳定性依旧是限制其发展的最大挑战，如图11所示。
Key Words：Electrochemical characteristics ；Co3O4 ；CoSe 目录
1绪论 1
1.1化学电源概述 1
1.2提高电极材料电化学性能的途径 1
1.3钴基化合物 2
1.4 COO，CO3O4 材料 3
1.5金属硒化物 4
2实验方法与材料 5
2.1实验试剂及仪器 5
2.2实验步骤 5
2.3材料的表征 9
2.4电化学性能测试 10
2.4.1容量及循环稳定性测试 11
2.4.2循环伏安测试 11
2.4.3恒流充放电测试 12
2.4.4电化学交流阻抗测试 12
2.4.5 HER/OER性能测试 12
2.4.6塔菲尔特性曲线测试 13
3 Co3O4制备及电化学性质 14
3.1电化学性质 14
3.1.1超容 14
3.1.2催化 15
4 CoSe 制备及电化学性质 17
4.1电化学性质 17
4.1.1超容 17
4.1.2催化 19
4.2 SEM表征 19
4.3 XRD 20
5再分布后CoSe的电化学性质 21
5.1电化学性质 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1.1超容 21
5.1.2催化 23
6总结与展望 24
参考文献 25
致谢 26
1绪论
伴随着工业化的不断提高，全球经济稳步提升，人口数量保持稳定增长，现代化程度越来越高，但与此同时，人们对能源的需求也越来越大，可预见的能源危机逐步临近。传统能源，类似于石油，煤炭枯竭的声音不时传入，同时其带来的环境问题近年来也得到了人们的重视。为了得到更加环保，可循环利用的可再生新能源的，人类开始了对太阳能，风能，潮汐能等新型能源的研究。而目前新型能源大部分的转化方式都是转化为电能进行收集，储藏，利用。超级电容器作为能量转换和储存装置应运而生。
1.1化学电源概述
化学电源是一种把化学能转化为电能的装置，其对于当前世界正面临的能源危机具有重要的作用。按照目前化学电源的使用性质，可将其分为干电池，二次电池，燃料电池，太阳能电池和超级电容器等。
其中电极材料是电化学储能器件的关键一环，电极材料性能的好坏对于电化学储能器件的性能优劣具有直接作用。开发性能优异，环境友好，可持续发展的电极材料是提升化学电源性能的重要途径。
1.2提高电极材料电化学性能的途径
(1)合成不同形貌的材料：
零维度颗粒，一维棒状，三维分级多孔结构材料所表现的形貌不同，甚至相同材料不同形貌条件下其比表面积，孔径大小也不同。
(2)制备高比表面积的材料：
对材料进行热处理，在碱性条件下处理材料等方式，可以有效改善材料的表面形貌以产生缺陷，来提高电极材料的比表面积，进而提高电化学电容性能。
(3)制备带有介孔，大孔的材料：
具有介孔或者大孔的材料可以使离子和电子传输迅速，降低阻抗。
(4)合成杂化材料：
多金属杂化可以使二元或者多元组分的材料性能得到充分发挥。
1.3钴基化合物
像钴单质，氢氧化钴及一些新兴的钴基复合物在作为碱性二次电池的负极材料的实验测试过程中，都表现出了较高的充放电比容量和循环稳定性。Gao等【1】在文章中提出了一种新型NiCo电池。这种电池以ɑNi(OH)2作为正极，βCo(OH)2 作为负极，其比能量大约为160 Wh kg1 ，与传统的镍氢电池相比有了很大的提高，其反应式为：
2NiOOH+Co+2H2O→2Ni(OH)2+Co(OH)2 (11)
文章实验过程中【2】对Co粉末使用球磨法处理，使Co的结构发生了由fcc到hcp变化，并使得Co的其电容量下降，放电性能提高。由此，作者根据充放电后的XRD测试和EIS测试推断，在Co电极的充放电过程中，既有钴与氢氧化钴的反应，也存在钴与氢化钴的反应。
氢氧化钴在碱性溶液中稳定性好，资源丰富，价格低廉，是用作电极材料极好的物质。文章【6】使用电化学沉积法，在镍泡沫上生长出αCo(OH)2薄片。实验数据表明，在电流密度为2 A/g 时，比电容达到1473F/g，在经过1000次循环充放电后，只能保持初始值的88%。表明氢氧化钴的比电容和循环稳定性依旧是限制其发展的最大挑战，如图11所示。
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