Co2SnO4的合成及电化学性能研究

陈雅桃

摘 要 本文采用共沉淀法制备Co2SnO4，考察了不同含量的Co2SnO4对超级电容器电容性能的影响。研究表明：当Co2SnO4含量为25 wt%在KCl电解液中，该复合电极的比容量为285.3 F/g，且循环稳定性也得到改善。

关键词 超级电容器 Co2SnO4 复合材料

中图分类号：TM912 文献标识码：A

0引言

早在20世纪60年代，国内外就已经使用高比表面积活性炭作为电极材料对双电层电容器进行了广泛的研究。使用碳材料具有成本低的优点，但其能量密度较低，自放电现象严重，很难满足实际应用的需要。近些年来，基于金属氧化物的赝电容器颇受关注。其中，以水合氧化钌等贵金属氧化物为电极材料的超级电容器的研究较多。但是钌不仅价格昂贵，而且有毒对环境污染严重，因此在商品化方面存在困难。钴、锡、锰等过渡金属氧化物用作超级电容器的电极材料具有和氧化钌相似的性质，它们资源丰富、对环境无污染，是替代氧化钌的理想材料。本章使用Co2SnO4用作超级电容器电极材料。

1实验部分

1.1纳米Co2SnO4制备

氯化钴和四氯化锡为原材料。2.38 g氯化钴和1.75 g四氯化锡分别溶于100 mL蒸馏水，形成两个透明溶液。将上述两个溶液混合在一起，在磁力搅拌的作用下100 mL氢氧化钠逐滴加入，并继续搅拌2h。所得的混合溶液在100℃水浴锅中反应24h。最后，通过离心分离收集沉淀。得到的沉淀在120℃烘箱中干燥，并将干燥所得的产物在400℃的马弗炉中煅烧2 h，即得纳米结构的Co2SnO4。

1.2工作电极制备

将所制备的Co2SnO4与活性炭以不同比例混合做为电极的活性物质，与导电剂石墨、粘结剂PTFE按80%：15%：5%的质量比混合，加入适量的无水乙醇超声分散均匀。然后，将此粘稠物均匀的涂于处理过的Ti片上（1.0€？.0 cm2）。最后，制备好的电极在60℃下干燥6h。

2实验结果与讨论

2.1 Co2SnO4电极材料形貌分析

从图中可以清楚地看到合成的Co2SnO4粉末呈球状结构，粒径小于100nm，其中很多颗粒彼此连接或者是团聚。可以表明，这种形貌能够形成很大的比表面积，有利于获得更大比容量（见图1）。

2.2 Co2SnO4/AC复合电极循环伏安分析

图2为不同含量的Co2SnO4电极在1.0 mol/L KCl溶液中的循环伏安图。扫描速率为5mV/s。从图中可以看出，当活性物中Co2SnO4的含量为25wt%时，表现出较大的比容量，循环伏安图几乎为矩形的。

2.3 Co2SnO4/AC复合电极充放电性能研究

从图中可以看出，在所示的电位范围内充放电曲线具有明显的三角形对称分布，电位与时间基本上是线性关系。另外，图形的对称性较好，表明了该材料充放电效率高，电极反应的可逆性很好。在电流密度为5mA/cm2充放电的情况下，单电极的比容量为285.3 F/g。

3结论

共沉淀法合成了纳米尖晶石球状结构的Co2SnO4。其粒径小于100nm。通过循环伏安法、计时电位法和电化学交流阻抗法研究了Co2SnO4/AC复合电极的电化学性能。当活性物中Co2SnO4的含量为25wt%时，单电极的比容量为285.3 F/g。

参考文献

[1] Kalpana D.，Cho S.H.，Lee S.B.，Lee Y.S.，Misra R.，Renganathan N.G.. Recycled waste paper-A new source of raw material for electric double-layer capacitors[J].J.Power Source，2009，190（2）：587-591.