銅基氧化物納米材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、氧化銅是一種重要的過渡金屬氧化物，在很多領域具有廣泛的應用，尤其是在電化學方面既可以作為燃料電池催化劑，亦可以作為超級電容器和鋰離子電池的電極材料。本文通過多種不同方法，以金屬泡沫銅和銅片為基體，分別生成不同形態(tài)的氧化銅納米線，納米片和納米花。利用X射線對其進行物相分析，然后利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等手段對其進行表征，并通過循環(huán)伏安、交流阻抗等方法對其電化學性能進行測試。
　　 本研究制備了不同比表面積的線狀

2、納米(納米線A和納米線B)氧化銅電極并考察其在堿性電解液中的電容性能。CuO/Cu電極均表現(xiàn)出良好的法拉第贗電容的特性，恒流充放電測試發(fā)現(xiàn)納米線A電極的最高比容量可達92.28 F·g-1，隨著電流密度的增大，比容量有所下降，當電流密度為2.46 mA mg-1時，比容量為71.68 F·g-1，納米線B電極的最高比容量可達195F·g-1，隨著電流密度的增大，比容量有所下降，當電流密度為2.46 mA mg-1時，比容量為104.5

3、F·g-1，比容量的大小取決于材料的比表面積，納米線比表面積大的具有更高的比容量。對納米線B電極進行了循環(huán)性能測試，恒流充放電450次后，電極的比容量仍保持在148.9F·g-1，同時循環(huán)效率在82％以上。制備了兩種不同片狀的納米氧化銅電極，一種為片狀納米氧化銅陣列形成花狀結(jié)構(gòu)均勻覆蓋在泡沫銅表面(花狀電極)，另一種為片狀納米氧化銅陣列形成緊密層陣列吸附在泡沫銅表面(片狀電極)，測量其在堿性電解液中的電容性能。CuO/Cu電極均表現(xiàn)出良

4、好的法拉第贗電容的特性，通過恒流充放電測試發(fā)現(xiàn)花狀電極最高比容量可達142 F·g-1，隨著電流密度的增大，比容量有所下降，當電流密度為2.46 mA mg-1時，比容量為111 F·g-1，片狀電極最高比容量可達212F·g-1，隨著電流密度的增大，比容量有所下降，當電流密度為2.46 mA mg-1時，比容量為141 F·g-1，比容量的大小取決材料本身活性物質(zhì)利用率，片狀電極材料因其獨特的納米結(jié)構(gòu)，能更好的與電解液接觸，因此具有更

5、高的比容量。以金屬銅片為銅源的氧化法直接在銅基體上制備花狀CuO電極材料并考察其對H2O2，電還原的催化性能，實驗結(jié)果表明：在3.0 mol·dm-3的NaOH溶液中，選用0.5 mol·dm-3 H2O2較為合適。計時電流曲線表明CuO/Cu在堿性介質(zhì)中具有較好的穩(wěn)定性，電流衰減不明顯。在3.0 mol·dm-3 NaOH和0.5 mol·dm-3 H202溶液中，CuO/Cu電極的還原電流密度可達7.8mA mg-1，表現(xiàn)出良好的催