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两种钴类材料的合成及性能研究

作　者: 殷晶莉
导　师: 杨占红
学　校: 中南大学
专　业: 应用化学
关键词: 硼酰化钴钴铝水滑石镍电极
分类号: TQ138.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：本论文主要探索了钴类产品硼酰化钴、钻铝水滑石等合成的最佳工艺条件,并对相关产品进行了化学结构及理化性能的检测。用单因素扫描法分别考察了溶剂的种类、混合羧酸钻反应的温度、乙酸与氢氧化钴的摩尔比对硼酰化反应的影响、硼酰化反应时间对硼酰化钴的钴含量的影响以及混合羧酸钻反应时间对出水量的影响。用响应面法分析了新癸酸与异辛酸的摩尔比、溶剂油的量以及反应时间对硼酰化钴合成的影响,结果表明,每摩尔产物加25.85g溶剂,新癸酸与异辛酸的摩尔比为0.5185,硼酰化的反应温度为199.9oC时,反应产物硼酰化钴质量最好,钴含量为22.27%。实验验证表明,本实验建立的响应面模型可以预测最终产物硼酰化钴的钴含量,指导硼酰化钴的合成实验。考察了不同温度下(130℃,150℃,170℃)制备的钴铝水滑石对镍电极电化学性能的影响,同时,考察了不同添加量(4%,6%)钴铝水滑石对镍电极电化学性能的影响,对实验结果进行分析和讨论可知,150℃时合成的钴铝水滑石结晶性最好,添加到镍正极中,可以防止电极极化,改善镍电极的循环可逆性。循环伏安图的测试结果显示,添加剂4%钴铝水滑石,6%钴铝水滑石都能改善镍电极的循环可逆性,6%钴铝水滑石效果更好。充放电和循环寿命图的测试结果显示,钻铝水滑石添加剂电极的初始充放电效率更高。交流阻抗测试结果显示,钴铝水滑石添加剂电极的电荷转移电阻相对空白对照明显减小,Tafel曲线的测试结果显示,钴铝水滑石明显增强了镍电极的耐腐蚀性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-20
  1.1 粘合剂概述  10-11
  1.2 钴盐粘合促进剂的作用机理  11-12
  1.3 金属橡胶粘合促进剂的发展概况  12-13
  1.4 硼酰化钴作为粘合促进剂的优势  13-14
  1.5 硼酰化钴的合成研究  14-15
  1.6 国内外硼酰化钴的生产现状及发展趋势  15-16
  1.7 硼酰化钴的应用前景和市场需求  16-17
  1.8 镍氢电池镍正极添加剂研究  17-19
  1.9 本论文研究的意义、内容和目的  19-20
第二章实验研究内容与方法  20-25
  2.1 主要药品试剂和仪器设备  20-21
    2.1.1 主要药品试剂  20-21
    2.1.2 主要仪器设备  21
  2.2 样品的合成及表征  21-23
    2.2.1 硼酰化钴的制备  21
    2.2.2 钴铝水滑石的制备  21-22
    2.2.3 红外表征(FT-IR)  22
    2.2.4 扫描电镜分析(SEM)  22
    2.2.5 硼酰化钴的钴含量测定  22-23
  2.3 实验用镍氢电池电极制备与电池组装  23
    2.3.1 镍正极的制备  23
    2.3.2 电解液的配制  23
    2.3.3 电池组装  23
  2.4 电池电化学测试  23-25
    2.4.1 模拟镍氢电池的活化  23-24
    2.4.2 镍氢电池的充放电循环测试  24
    2.4.3 Tafel曲线测试  24
    2.4.4 循环伏安测试  24
    2.4.5 电化学阻抗谱测试  24-25
第三章硼酰化钴的合成研究  25-37
  3.1 硼酰化钴合成的单因素扫描实验  26-29
    3.1.1 溶剂的选择  26
    3.1.2 混合羧酸钴反应的温度  26-27
    3.1.3 混合羧酸钴反应时间对出水量的影响  27
    3.1.4 乙酸与氢氧化钴的摩尔比对反应  27-28
    3.1.5 硼酰化反应时间对钴含量的影响  28-29
  3.2 硼酰化钴合成的多因素交互作用实验  29-32
    3.2.1 响应面法分析因素的选取  29
    3.2.2 模型的建立与显著性检验  29-31
    3.2.3 响应因素水平的优化  31-32
    3.2.4 模型的验证  32
  3.3 硼酰化钴的性能表征  32-36
    3.3.1 硼酰化钴的红外表征  32-34
    3.3.2 硼酰化钴的理化性质  34-35
    3.3.3 硫化胶性能  35
    3.3.4 粘合性能  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章钴铝水滑石对镍电极电化学性能的影响  37-51
  4.1 合成的钴铝水滑石的表征  38-40
    4.1.1 不同合成温度的钴铝水滑石XRD分析  38-39
    4.1.2 钴铝水滑石的红外吸收光谱(FTIR)检测  39-40
    4.1.3 钴铝水滑石的表观形貌分析  40
  4.2 不同温度下合成的钴铝水滑石对镍电极电化学性能的影响  40-44
    4.2.1 不同温度下合成的钴铝水滑石对镍电极的循环伏安性能的影响  40-43
    4.2.2 不同温度下合成的钴铝水滑石对镍电极的恒流充放电性能的影响  43
    4.2.3 不同温度下合成的钻铝水滑石对镍电极的Tafel曲线的影响  43-44
  4.3 不同添加量的钴铝水滑石对镍电极电化学性能的影响  44-50
    4.3.1 不同添加量的钻铝水滑石对镍电极循环伏安性能的影响  45-46
    4.3.2 不同添加量的钻铝水滑石对镍电极塔菲尔曲线的影响  46-47
    4.3.3 不同添加量的钻铝水滑石对镍正极交流阻抗的影响  47-48
    4.3.4 不同添加量的钴铝水滑石对镍电极充放电性能的影响  48-49
    4.3.5 不同添加量的钴铝水滑石对镍电极循环寿命的影响  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章结论  51-52
参考文献  52-58
攻读学位期间主要的研究成果  58-59
致谢  59

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