不同形貌金属钴的制备及电化学性能研究文献综述

 2021-09-30 11:09

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文献综述

一引言

由于钴金属具有良好的物理、化学及机械性能,它是我们现在制造高强度合金、耐热合金、硬质合金、磁性材料和催化剂等的重要材料。其应用的范围很广泛,而且量也是很大,90年代以来,世界钴使用量一直处于增长的趋势,由于单质态或则其他形态的钴有良好的循环性能和高倍率性能及容量,并且它相比与其他电极材料还有环保的意义。因此,钴已经逐渐代替原来的电极材料如:Cd,成为新的碱性二次电池的电极材料[1]。

钴的原子序数为27,原子量为58.9332,常温状态下稳定晶体结构为密排六方晶体,常见化合价为2、3。有铁磁性,加热到1150℃时磁性消失。在常温下不和水作用,在空气中加热300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。

二钴的不同形态

当前人们关于磁性微/纳米结构的兴趣,如花形结构,海胆结构和枝状结构,是受它们在作为信息储存材料,电极材料,催化剂和微波吸收材料中广泛的应用的影响。不同于一般的材料,这些复杂的微/纳米结构赋予了这些材料不同的奇特的能力。例如,静磁偶极相互作用和形状各向异性对于增强材料的磁性矫顽力有着明显的强化作用。特定的表面区域和井然有序的毛孔决定了化学药剂的吸附和运输。更有趣的是,在其作为微波吸收材料和屏蔽材料时,其这个结构展现了很好的吸收性能。而这种性能可以通过改变晶体的晶体相,大小和形状来得到。

由于Co有高的磁饱和性能,多晶体形态,还有多种形态变化,这是我们对于其的性能研究的主要原因。其分层的结构显示了其的主要的性能:磁性、电子性能与催化性能。并且对于这些性能的化学制备方法也已经得到了解决。这其中主要包括树枝状纳米晶体、花形结构的晶体、雪花状,米耳状的微晶,剑麻形的钴。这些结构的获得需要大量的复杂的表面活性剂以及先驱反应。

例如,对于花形的钴的制备主要方法是:

一个典型的方法是,在蒸馏水中,溶解CoCl26H2O和NaOH,从而得到50mLCo2 悬浮液。然后加入15mL85%的还原剂N2H4H2O,随后进行搅拌,之后将此混合物加入到外部套有不锈钢外体的中间充有高压气体的聚四氟乙烯杯子中。然后在120℃下保温4个小时,之后冷却到室温。然后就可以看见在杯子底部有固体产生,而这就是花形状态的钴的粗产品。将这个粗产品通过磁铁收集,之后用蒸馏水和酒精冲洗几遍,以去除上面残留的碱性物质和盐,之后在50℃下干燥12小时就可以得到最终的产品。通过实验条件的控制可以控制这个产品的形态,这就是花形钴的制备方法[2]。

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