Co3O4纳米线阵列@活性炭纤维复合材料的水热合成及电化学应用

钼酸钴-碳纳米复合材料的制备及电化学性能研究钼酸钴/碳纳米复合材料的制备及电化学性能研究摘要：本文以钼酸钴/碳为研究对象，通过一系列实验方法对其制备过程以及电化学性能进行了深入研究。

首先，通过热处理的方法成功制备了钼酸钴/碳纳米复合材料，其形貌、晶体结构以及热稳定性得到了充分的表征。

接着，通过电化学测试技术对该复合材料的电化学性能进行了详细的研究，包括循环伏安曲线、电化学阻抗谱、恒电流充放电等等。

实验结果表明，钼酸钴/碳纳米复合材料具有优异的电化学性能，显示出良好的可逆容量以及稳定的循环性能，表明其在电化学储能领域具有巨大的应用潜力。

关键词：钼酸钴/碳纳米复合材料；制备；电化学性能；循环伏安曲线；电化学阻抗谱；可逆容量引言近年来，随着新能源和可再生能源的广泛应用，高效电池材料的需求日益增加。

在诸多电池材料中，钼酸盐作为一类重要的电化学活性物质，具有很高的理论容量和优良的储能性能，在锂离子电池、超级电容器等领域具有广阔的应用前景。

然而，由于钼酸盐的导电性较差，单独应用时容易导致电池容量低、循环性能差等问题。

为了克服这些问题，研究学者们开始将钼酸盐与导电材料进行复合改性，以提高其电化学性能。

实验部分1. 材料制备首先，将钴硝酸和铵钼酸溶解于适量的脱离子水中，获得钴饱和溶液和钼酸钴溶液。

随后，在室温下将两种溶液进行均匀混合，并在搅拌的同时缓慢滴加氨水进行沉淀反应，在恒定的pH值下，形成钼酸钴沉淀。

将沉淀物进行过滤、清洗并置于烘箱中进行干燥，最后通过高温煅烧获得钼酸钴颗粒。

2. 表征分析使用扫描电子显微镜(SEM)对制备的钼酸钴颗粒形貌进行观察，并通过能量散射谱(EDS)分析检测其成分。

利用X射线衍射(XRD)技术对样品的晶体结构进行表征，并采用热重分析(TGA)技术研究样品的热稳定性。

3. 电化学性能测试使用循环伏安法(CV)评估钼酸钴颗粒的电化学性能。

在3M KOH溶液中，以反应电位范围在-0.2V~1V之间，以0.1V/s的扫描速率进行循环伏安测试，记录电流-电压曲线。

基于碳纤维及其织物的柔性锂电池电极研究进展陈悦;赵永欢;褚朱丹;庄志山;邱琳琳;杜平凡【摘要】随着可穿戴技术的快速发展,对柔性锂电池的需求日益增加,将电化学性能优异的活性电极材料与柔性纳米碳基材料进行复合,是目前制备高性能柔性锂电池电极的热门研究方向.本文主要对碳纤维及其织物在锂离子和锂硫电池柔性电极材料中的研究与应用情况进行综述,总结了制备柔性复合电极材料的不同方法及其进展,包括静电纺丝技术、水热法、热处理、涂覆、磁控溅射、原子层沉积和热刻蚀等,所获得的电极材料均在某方面表现出优异性能,例如可逆容量高、循环性能优异、力学强度增强等.最后对基于碳纤维及其织物的柔性锂电池电极的未来发展提出了展望.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】8页(P173-180)【关键词】柔性锂电池;电极材料;碳纤维;碳纤维织物;可穿戴技术【作者】陈悦;赵永欢;褚朱丹;庄志山;邱琳琳;杜平凡【作者单位】浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018;浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TS176.5随着科技的进步，对柔性电子设备的需求不断增加。

锂电池由于能量密度高、安全性好、循环寿命长，是目前开发便携式柔性电子产品所广泛采用的供能器件。

尤其是柔性锂电池的研究，对推动可穿戴电子设备的发展至关重要。

当前，作为商用电极的石墨已接近其容量极限[1]，所以，除要解决锂电池柔性化的技术难题外，还要进一步提升电极材料的容量[2]。

在这方面，各种纳米碳基材料包括碳纳米管、碳纤维和石墨烯，由于其柔性以及动力学上有利于离子/电子传输的结构而引起广泛关注。

Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2020, 10(2), 111-118Published Online March 2020 in Hans. /journal/hjcethttps:///10.12677/hjcet.2020.102016Preparation of ZIF-67 DerivativeMicro-Nano Flower-Like Co3O4 Catalystand Its OER Catalytic PerformanceShunzheng Ren, Lijuan Feng, Shuo Yao*College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao ShandongReceived: Mar. 2nd, 2020; accepted: Mar. 16th, 2020; published: Mar. 23rd, 2020AbstractUsing ZIF-67 as a precursor, micro-nano flower-like ZIF-67(f) was obtained based on the morpho-logical evolution of ZIF-67 based on ion-assisted solvothermal conditions, and micro-nano flow-ers-like Co3O4(f) was prepared in an air atmosphere by heat treatment. Electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffractometer (XRD), Fourier infrared spectro-meter (FT-IR), and gas adsorption instrument (BET) were used to characterize the morphology and structure of the material. The electrochemical performance of the material was tested using an electrochemical workstation, and the oxygen evolution reaction (OER) performance of the cat-alyst prepared at different temperatures was discussed. The results show that the electrocatalytic performance of the prepared flower-like Co3O4(f) is greatly improved compared with commercial Co3O4 and Co3O4(r). The micro-nano flower-like Co3O4(f) material prepared by calcination at 450˚C has the most excellent electrocatalytic performance. Its overpotential at a current density of 10 mA∙cm−2 is 390 mV, and the Tafel slope is 60 mV∙dec−1.KeywordsElectrocatalysts, MOFs, Co3O4, Oxygen Evolution Reaction, ZIF-67ZIF-67衍生物微纳米花状Co3O4催化剂的制备及其OER催化性能研究任顺政，冯丽娟，姚硕*中国海洋大学化学化工学院，山东青岛*通讯作者。

Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能吕永阁;李勇;塔娜;申文杰【摘要】Co3O4 nanocubes that were exclusively terminatedwith{100}facets of edge size 10 nm were solvothermal y fabricated in a mixed solution of ethanol and triethylamine. Analyses of the structural evolution of the intermediates at different intervals during the synthesis, together with an examination of the influences of the cobalt precursor and solvent on the product structure, showed that the formation of Co3O4 nanocubes fol owed a dissolution-recrystal ization mechanism. After calcination at 200 ° C, the as-synthesized Co3O4 material retained a cubic morphology with the same edge size, but calcination at 400 ° C resulted in the formation of spherical Co3O4 particles of diameter about 13 nm. The Co3O4 nanocubes exhibited inferior activity in room-temperature CO oxidation compared with Co3O4 nanoparticles ({111}facets), primarily as a result of the exposure of the less-reactive {100} facets, demonstrating the morphology effect of Co3O4 nanomaterials.%在乙醇和三乙胺的混合溶液中，采用溶剂热法制备了尺寸为10 nm的Co3O4立方体。

Vo l.35，No.1Mar.，2022BASIC SCIENCES JOURNAL OF TEXTILE UNIVERSITIES纺织高校基础科学学报第35卷第1期2022年3月钴氧化物/碳复合电极材料的制备及其电化学性能樊培志1，叶成伟1，徐岚1，2（1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州215123；2.苏州大学现代丝绸国家工程实验室，江苏苏州215123）摘要：金属氧化物/碳复合材料的设计与制备在超级电容器应用中具有至关重要的作用。

为了研究钴氧化物对碳材料的电化学性能的影响，采用静电纺丝法对聚丙烯腈（PAN ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）和钴金属有机骨架材料（ZIF -67）的混合溶液进行纺丝，制备复合纳米纤维膜。

对此纤维膜进行高温碳化与氧化处理，从而获得钴氧化物/碳复合材料，并对其形貌结构与电化学性能进行表征。

结果表明：钴氧化物能明显提高碳材料的电化学性能。

当ZIF -67的负载量为20%时，获得的钴氧化物/碳复合材料电化学性能最优，其在1A/g 的电流密度下比电容可达187F/g，约是无负载钴氧化物的碳材料的4倍。

关键词：钴氧化物；碳复合材料；静电纺丝；纳米纤维膜；超级电容器中图分类号：TS131.9文章编号：1006-8341(2022)01-061-07文献标志码：ADOI ：10.13338/j.issn.1006-8341.2022.01.007Preparation and electrochemical performance of cobaltoxide/carbon composite electrode materialsF AN Peizhi 1，YE Chengwei 1，XU Lan 1，2（1.College of Textile and Clothing Engineering ，Soochow University ，Suzhou 215123，Jiangsu ，China ；2.National Engineering Laboratory for Modern Silk ，Soochow University ，Suzhou 215123，Jiangsu ，China ）Abstract:The design and preparation of cobalt oxide/carbon composites plays a vital role in the application of superca-pacitors.In order to study the influence of cobalt oxide on the electrochemical performance of carbon materials ，the composite nanofiber membranes were prepared by spining the mixed solution of polyacrylonitrile （PAN ），polymethyl methacrylate （PMMA ）and cobalt metal organic framework material （ZIF-67）with electrospining technique.Then the membranes were carbonized and oxidized to obtain the cobalt oxide/carbon composites ，and their morphologies and electrochemical performance were characterized.The results show that cobalt oxide can significantly improve the elec-trochemical performance of carbon materials.When the loading amount of ZIF-67is 20%，the electrochemical perfor-收稿日期：2021-11-15基金项目：国家自然科学基金（11672198）第一作者：樊培志（1998—），男，苏州大学硕士研究生。

过渡金属氧化物Co3O4 广泛应用于催化剂、磁性材料、电池材料、热敏和压敏电阻、气体传感器敏感元件等领域。

制备Co3O4 的方法有灼烧及热分解法、溶胶-凝胶法、水热法及化学气相沉淀法、液相沉淀法、化学喷雾热解法等。

水热-热解法利用水热反应得到前驱体,然后将前驱体在空气中焙烧, 是一种制备不同形貌纳米氧化物的有效方法。

它具有水热法条件温和、产物纯度高、晶粒发育完整、粒径小且分布均匀、无团聚、分散性好及形状可控等优点。

1 气相法在有过热水蒸汽的存在下，在氧气氛中，加热金属钴，使其氧化成Co3O4 。

该法生产的Co3O4活性低、颗粒大，其物理和化学性能难以达到LiCoO2生产用原料的要求，故目前一般不使用此方法来制备电子级Co3O4。

其反应式为：3Co+2O2→Co3O42 均匀沉淀法以硝酸钴为原料，尿素为沉淀剂，聚乙二醇为分散剂，采用均匀沉淀法制备出了平均粒径为14nm、长度为0.28um的球链状Co3O4。

这种方法的原理是：尿素在加热条件下产生NH4OH和CO2,并与Co2+ 反应生成Co2 (OH ) 2CO 3沉淀, 经洗涤、干燥后在马弗炉中煅烧制得Co3O 4粉末。

主要化学反应式为:尿素分解:CO (NH2) 2+ 3H2O→CO2↑+ 2NH4OH↑沉淀反应:2Co2+ + 4NH4OH+ CO2→Co2 (OH) 2CO3↓+ 4NH4++H2O煅烧反应:3Co2 (OH) 2CO3+ O2 →2Co3O4+ 3H2O↑+ 3CO2↑制备过程中，称取一定量的Co (NO3) 2·6H2O , 按一定的摩尔比取定量尿素, 加入蒸馏水溶解并混合均匀配成溶液, 用HNO3或NH3 调节至pH=5, 控制在一定温度下回流反应一段时间得到沉淀。

将沉淀过滤、洗涤, 在105℃下干燥, 然后将干燥后的沉淀放入马弗炉中在一定温度下煅烧, 得到黑色纳米Co3O4微粉。

采用均匀沉淀法可制备出没有团聚、粒度均匀的, 球链状Co3O4微粉，原料成本低、操作简便、粒度可控、易于工业化生产。

纳米线材料及其在电化学储能方面的应用 任文皓;赵康宁;郑志平;麦立强 【摘 要】It was still a worldwide challenge to improve capacity,cycling stability and rate performance in con-sideration of the intrinsic properties and structure of material.Compared with other nanostructure,nanowire have demonstrated better electrochemical performance in regard of electrochemical energy storage devices such as Li-ion battery,Li-air battery and supercapacitor,since it has unique anisotropy,large specific surface area, facile strain relaxation,fast axial electron transport and radial ion diffusion.Moreover,nanowire have shown the advantages in facile assembly and in-situ characterization of electrochemical energy storage devices.Based on the latest progress in nanowire materials,we mainly summarize the design,assembly and characterization of single nanowire electrochemical energy storage device and the optimization strategy of nanowire materials.In this article,we review the strategy in improving the electrochemical performance of one-dimensional structure. This article lays a foundation for the development and applications of nanowire materials in electrochemical en-ergy storage field.%从材料本征性能和结构的控制入手来提高其容量发挥、循环性能、倍率性能至今仍是亟待解决的一大难题，而纳米线材料因其具有独特的各向异性、大的比表面积、优异的张力适应性、快速的轴向电子传输和径向离子扩散等特性使其在锂离子电池、锂空气电池以及超级电容器储能器件的组装、原位表征等方面相较于其它简单结构纳米材料有着独特优势。结合当前纳米线材料的最新研究进展，主要讨论了单根纳米线电化学储能器件及纳米线材料的优化策略，包括新型纳米线材料的设计构筑、合成以及电化学性能表征。概括了纳米线材料的形貌控制、性能改善以及应用的前景，为其在电化学储能方面的应用奠定基础。

氢气作为一种高效、清洁的能源载体，其燃烧产物只有水，可实现CO2零排放，在全球能源转型中扮演着重要角色[1]。

硼氢化钠（NaBH4）作为一种常用的化学储氢材料，具有易储存运输、高理论储氢量（10.6%）、高体积能量密度（6.6MJ/L）、室温催化可控产氢和副产品环境无害等优势[2]，成为未来发展绿氢的重要途径之一。

相比均相催化，多相催化使得NaBH4水解产氢后通过倾析、过滤或离心等方式能将催化剂粉体与反应溶液进行分离，清洗或处理后多次循环使用[3]。

同时，在室温常压氩气氛围下水解产物NaBO2与Mg反应生成NaBH4，产率达到78.9%[4]。

整个NaBH4水解产氢、再循环的工艺路径显示出减碳和便捷应用前景。

相比贵金属，过渡金属显示出地球储量丰富和价格低廉特点[5]，被认为是NaBH4水解产氢的高效多相催化剂之一。

从实际应用出发，研究者们将NaBH4水解产氢发生器与质子交换膜燃料电池组合，组装动力系统[6]。

其中研究产氢发生器过程中发现，催化剂的形式成为其应用的关键要素，现研究形式包括毫米或厘米级颗粒[7]和商用泡沫镍[8]，将催化剂负载于其表面，形成整体型催化剂复合物，有利于实际应用中快速装配、稳定应用和高效回收。

因此，研究用于催化NaBH4水解产氢的整体型催化剂，显示出潜在的实际应用价值。

基于此，本文以ZIF-67为催化剂前驱体，将其与海泡石粉和抛光废渣粉进行复配，共混、压制并烧结成多孔陶瓷材料，以其作为催化NaBH4产氢的整体式催化剂，系统地表征了ZIF-67、海泡石的微观结构、热稳定性和晶型结构，研究了三者对多孔陶瓷材料在催化NaBH4产氢中催化和结构稳定性的作用机制。

抛光废渣，主要成分为石英、莫来石、碳化硅和氧化镁等，广西欧神诺陶瓷有限公司提供；海泡石微粉，自制，原矿粉购自河北易县海泡石开发有限公司；硝酸钴、二甲基咪唑、硼氢化钠和氢氧化钠，阿拉丁试剂有限公司。

将460mg的硝酸钴溶入20ml去离子水中；将650mg二甲基咪唑溶入20ml去离子水，上述两个溶液混合，室温下搅拌6h；用乙醇洗涤过滤，干燥，即得ZIF-67粉体。