Co/Co₃O₄材料的制备及其电化学性能研究

摘要

Co₃O₄因其较差的电导率和循环性能，制约了其作为超级电容器电极材料的进一步发展。本文设计并合成了一种ZIF-67衍生Co/Co₃O₄复合材料。试验结果表明，高温煅烧ZIF-67获得的Co/Co₃O₄ 材料不仅可以增强材料导电性，而且可以增加材料的比表面积。用于超级电容器的Co/Co₃O₄电极电容为1 072.1 F/g。经10 000次循环稳定性测试后，电容保留率为92.3%,库仑效率为97.1%。对其进行恒电流充放电测试时，电流密度增加10倍后，其电容值仍保留84.7%,表明该电极具有良好的倍率性能。电极电荷存储机制研究表明，Co/Co₃O₄电极在存储电荷的过程中，电容控制过程在总容量中起主导作用（10 mV/s时，电容贡献高达94.0%）。Co/Co₃O₄//rGO（还原氧化石墨烯）非对称超级电容器（ASC）在功率密度为500 W/kg时，其能量密度达35.6 W·h/kg,经5 000次循环稳定性测试后，电容保留率为84.3%,库仑效率为91.4%。结果不仅说明ZIF-67衍生Co₃O₄ 材料的成功制备，还证明该材料在超级电容器领域具有潜在的应用前景。

关键词

ZIF-67 / Co₃O₄ / 电化学性能 / 超级电容器

基金资助

国家自然科学基金面上项目(62374107); 山西省青年科学基金(202203021222319,202203021222321); 山西省高等学校科技创新计划(2024L375,2024L376); 吕梁市高层次科技人才专项(2023RC21); 吕梁学院科研启动项目资助