工程 Co²⁺ 在 α-Co(OH) ₂ 中的协调和其转化为 Co₃O₄ 纳米粒子用于不对称超级电容器中的应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 由于其氧化还原特性,氧化/氧化物纳米材料对能量储存有希望.
• 碳二氧化+协调环境对电化学行为的影响尚不清楚.
• 从八面体 (Co2+Oh) 调整到四面体 (Co2+Td) 的 Co2+ 协调可以影响超容性能.

研究的目的:

• 调查二氧化碳+协调环境对α-Co(OH) 的超容性能的影响2.
• 通过使用简单的均沉方法,以不同的CO2+协调合成α-Co(OH) 2.
• 探索这些材料在储能设备中的潜力.

主要方法:

• 同质沉方法合成α-Co(OH) 2纳米片 (Co(OH) 2-PP) 和纳米棒 (Co(OH) 2-BP,具有不同的CO2+协调环境.
• 使用技术来确定协调,表面积和结晶体大小的材料的表征.
• 超级电容性能的电化学测试和非对称超级电容器件的制造.

主要成果:

• 仅用 Co2+Oh 的 Co(OH) 2-PP 和同时使用 Co2+Oh 和 Co2+Td 的 Co(OH) 2-BP 的合成.
• 与Co(OH) 2-PP.相比,Co(OH) 2-BP的特异容量增加了约200% (167.5 C g-1),而Co(OH) 2-PP.的特异容量增加了约200%.
• Co(OH) 2-BP 显示出高表面积 (99 m2 g-1) 和小结晶体大小 (23.5 nm).
• 来自Co(OH) 2-BP的Co3O4纳米颗粒显示出更好的特异性.
• 一个不对称的超级电容器装置实现了14.6 Wh kg-1的峰值能量密度和12 kW kg-1.1的功率密度.

结论:

• 在α-Co(OH) 2中对四面体位点的工程CO2+协调显著提高了超能力性能.
• 性能改善归因于CO2+Td的转化为电活性CO3+的有利转化,表面积大,结晶体大小小小.
• 这些发现为设计用于储能应用的先进纳米材料提供了关键的见解.