钨酸钴的水热制备及其电容性能
目录
1.引言 1
1.1钨酸盐材料的研究现状 1
1.2超级电容器 1
1.2.1超级电容器的原理 2
1.2.4超级电容器的前景分析及发展 3
1.2.2超级电容器的优缺点 3
1.2.3超级电容器的应用 3
1.3钨酸钴的制备方法 4
1.3.1水热法 4
1.3.2湿化学方法 4
1.3.3低温熔盐法 5
1.4.选题依据和研究目的 5
1.4.1选题依据 5
1.4.2研究目的 6
2.实验部分 6
2.1实验试剂和主要设备 6
2.2实验步骤 7
2.2.1 电极的准备 8
2.2.2钨酸钴纳米材料的电化学测量 8
2.2.3钨酸钴的表征 8
3.结果与讨论 9
3.1 产物X-射线衍射分析 9
3.2 形貌分析（SEM） 10
3.2.1反应时间的影响 10
3.2.2反应温度的影响 11
3.2.3溶剂的影响 11
3.3产物比表面积及孔径分布分析 12
3.4 钨酸钴样品的电容性能分析 13
3.4.1以蒸馏水-乙二醇混合溶剂所制备得到的钨酸钴粉体电容性能分析 14
3.4.2以水-乙二醇-乙醇的混合溶剂所制备得到的钨酸钴粉体电容性能分析 15
3.4.3电容容量与循环次数的关系 17
结 论 19
致 谢 20
参考文献 21
1.引言
1.1钨酸盐材料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的研究现状
钨酸盐是一类金属离子与钨酸根离子形成的化合物，其中，部分钨酸盐含有一定数目的结晶水。钨酸盐在水中的溶解度各不相同，有些能够溶于水且其水溶液呈碱性，pH为10左右；有些难溶。钨酸盐中除铵 、镁 盐和碱 金属外，绝大部分是不能够溶于水的。钨酸盐的晶体中具有特殊结构的钨酸根离子使得其在水中的溶解度较小，溶解过程极其缓慢，但是在酸性溶液中却能快速溶解，这是因为钨酸根易与溶液中的氢离子发生聚合脱水反应，形成多酸根离子[1]。制备钨酸盐的方法是将三氧化钨 溶解于碱金属 氢氧化物 或碳酸盐 溶液使之充分反应，得到碱金属钨酸盐；将碱金属钨酸盐与金属盐进行复分解反应 ，可制得相应金属的钨酸盐；若将金属氯化物 与钨酸盐熔融，也会得到相应的钨酸盐。研究表明，钨酸盐晶体会形成单斜晶系黑钨矿结构和四方晶系白钨矿结构，例如 ZrWO4、BaWO4等晶体。研究人员还对ZnWO4、MnWO4、FeWO4、SrWO4、NiWO4、CoWO4[2-4]等进行了研究。合成二价过渡金属元素的钨酸盐方法主要为共沉淀法、传统水热法、溶液喷雾热解法、低温熔盐法。钨酸盐性能的表征主要采用常规材料科学研究技术手段：X-射线衍射、扫描电镜、透射电子显微镜等手段。同时，钨酸盐具有一定的光电性能，对这一性能的研究技术则包括荧光光谱分析、高效液相和气相色谱分析、紫外和红外光谱分析等手段。不同金属元素的钨酸盐之间的性能是有一定的差别的。FeWO4和CoWO4在一定程度上拥有磁性；有些钨酸盐显现出微波介电性能。此外，研究人员通过结合量子化学理论[5]对各种钨酸盐电容性能的影响因素进行了探讨分析。随着钨酸盐各种性能的开发，研究人员们正在着手研究钨酸盐的超级电容性能。
钨酸钴是一种非常重要的无机材料，它在催化性能、微波介电性能、光电性能[6]方面等方面都有着广泛的用途。因此，钨酸钴是一个非常有前途的超级电容器的电极材料。以钨酸钴作超级电容器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的电极材料，钨酸钴电极材料有较小的电阻、多孔结构、比表面积大、放电时电化学极化较小、存储电容量良好的循环寿命稳定性等优点。
1.2超级电容器
作为最重要的电化学能量储存系统之一，超级电容器，也称为电化学电容器（ECS）。由于它们的高功率密度，长寿命，快速充电/放电过程[7-10]等优点，已经吸引了研究人员相当大的研究兴趣。基于电荷的存储机制和利用的活性材料，超级电容器可被分为两种类型：双电层电容器和赝电容电容器[11-13]。在一般情况下，赝电容电容器通常基于过渡金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物，它可提供高的比电容（SC），通过氧化还原反应，可获得较高的电荷存储[14]，往往比EDLC的高几倍。最近，过渡金属氧化物或氢氧化物已被广泛地作为赝电容材料来进行研究，它主要通过双电层机制归因于它们的存储电荷，而且快速和可逆的表面氧化还原反应。
近些年来，随着赝电容器的发展已经取得了很多的进步，但现在面临的主要挑战仍然是低能量密度和整体性能较差等缺点。为了扩大其应用，不得不克服这个困难。通过其结构，包括形态，大小，比表面积，孔尺寸和分布[15]，电极材料的赝电容性能受到很大的影响。因此，容量在很大程度上依赖于对电解质可接触到的电极的表面面积。然而，人们尚未系统地对优化电极结构的原理进行研究。
1.2.1超级电容器的原理
图1.1 超级电容器的工作原理结构图
超级电容器是利用双电层原理的电容器[16]。与普通电容器一样，超级电容器的充电过程需在其两个电极上施加外加电压。其工作原理如图1.1所示，在电场的作用下，电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以此来平衡电解液的内电场。这种正电荷与负电荷 在两个不同相之间的接触面上，以极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此，此类超级电容器的电容量非常大。当两极板间电势小于电解液的氧化还原电极 电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态。如果电容器两端电压大于电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，超级电容器为非正常状态。随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷在外电路 上损失，电解液界面上的电荷响应减少。由此现象可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，所以超级电容器的性能是足够稳定的，不像传统的电池一样，性能受外界影响较大。
1.引言 1
1.1钨酸盐材料的研究现状 1
1.2超级电容器 1
1.2.1超级电容器的原理 2
1.2.4超级电容器的前景分析及发展 3
1.2.2超级电容器的优缺点 3
1.2.3超级电容器的应用 3
1.3钨酸钴的制备方法 4
1.3.1水热法 4
1.3.2湿化学方法 4
1.3.3低温熔盐法 5
1.4.选题依据和研究目的 5
1.4.1选题依据 5
1.4.2研究目的 6
2.实验部分 6
2.1实验试剂和主要设备 6
2.2实验步骤 7
2.2.1 电极的准备 8
2.2.2钨酸钴纳米材料的电化学测量 8
2.2.3钨酸钴的表征 8
3.结果与讨论 9
3.1 产物X-射线衍射分析 9
3.2 形貌分析（SEM） 10
3.2.1反应时间的影响 10
3.2.2反应温度的影响 11
3.2.3溶剂的影响 11
3.3产物比表面积及孔径分布分析 12
3.4 钨酸钴样品的电容性能分析 13
3.4.1以蒸馏水-乙二醇混合溶剂所制备得到的钨酸钴粉体电容性能分析 14
3.4.2以水-乙二醇-乙醇的混合溶剂所制备得到的钨酸钴粉体电容性能分析 15
3.4.3电容容量与循环次数的关系 17
结 论 19
致 谢 20
参考文献 21
1.引言
1.1钨酸盐材料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的研究现状
钨酸盐是一类金属离子与钨酸根离子形成的化合物，其中，部分钨酸盐含有一定数目的结晶水。钨酸盐在水中的溶解度各不相同，有些能够溶于水且其水溶液呈碱性
钨酸钴是一种非常重要的无机材料，它在催化性能、微波介电性能、光电性能[6]方面等方面都有着广泛的用途。因此，钨酸钴是一个非常有前途的超级电容器的电极材料。以钨酸钴作超级电容器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的电极材料，钨酸钴电极材料有较小的电阻、多孔结构、比表面积大、放电时电化学极化较小、存储电容量良好的循环寿命稳定性等优点。
1.2超级电容器
作为最重要的电化学能量储存系统之一，超级电容器，也称为电化学电容器（ECS）。由于它们的高功率密度，长寿命，快速充电/放电过程[7-10]等优点，已经吸引了研究人员相当大的研究兴趣。基于电荷的存储机制和利用的活性材料，超级电容器可被分为两种类型：双电层电容器和赝电容电容器[11-13]。在一般情况下，赝电容电容器通常基于过渡金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物，它可提供高的比电容（SC），通过氧化还原反应，可获得较高的电荷存储[14]，往往比EDLC的高几倍。最近，过渡金属氧化物或氢氧化物已被广泛地作为赝电容材料来进行研究，它主要通过双电层机制归因于它们的存储电荷，而且快速和可逆的表面氧化还原反应。
近些年来，随着赝电容器的发展已经取得了很多的进步，但现在面临的主要挑战仍然是低能量密度和整体性能较差等缺点。为了扩大其应用，不得不克服这个困难。通过其结构，包括形态，大小，比表面积，孔尺寸和分布[15]，电极材料的赝电容性能受到很大的影响。因此，容量在很大程度上依赖于对电解质可接触到的电极的表面面积。然而，人们尚未系统地对优化电极结构的原理进行研究。
1.2.1超级电容器的原理
图1.1 超级电容器的工作原理结构图
超级电容器是利用双电层原理的电容器[16]。与普通电容器一样，超级电容器的充电过程需在其两个电极上施加外加电压
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/914.html
