水热法制备纳米氧化物工艺的研究(2)
他的一些材料。复合型电极材料由于可以显著提高超级电容器的各项性能，因此它现在已
经成为了主流电容器材料的首选。
在电级行业最早的时候，被用来制造超级电容器的电极材料是碳材料。碳电极作为电
容器材料主要利用的能量是储存在电解液界面与电极之间的双电层能量， 决定电容器容量
的重要因素是其比表面积的大小和孔洞的尺寸及数量。 虽然人们发现高比表面的碳材料比
表面积越大，而且电容量也越大，但由于多孔碳材料中孔径一般要 2nm 及以上的空间才
能形成双电层，从而进行有效的能量储存，因此事实上它的实际利用率反而并不高。而现
实中所制备出来的碳材料往往存在一个很重要的因素，那就是微孔(小于 2nm)不足的情
况。因此碳电极材料这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于 2nm)
的方向发展。 除了孔径这一方面， 其他很多因素也影响着碳材料， 比如材料的表面官能团、
导电率、表观密度等对电容器性能都有很大的影响。
金属氧化物电极材料是在氧化物电极表面发生了氧化还原反应， 通过其材质表面的各
种小孔吸附电容而储存电容量，其电容量远大于活性炭材料的双电层电容，因此比起碳材
料电极，氧化物电极更被人们广泛研究与使用。如何提高材料本身的利用率是贵金属氧化
物系列的超级电容器电极材料目前所需要的研究发展的方向。也就是说，通过使材料细小
化(如做成纳米粉末)或者将材料转化为无定型态等手段，提高材料表面与电解液之间的互
相接触机会，最终才能提高电极材料本身的利用率[1]
。
导电聚合物电极电容器相对上述两种电极材料而言，是一种比较新型的电化学电容
器，它具有高性能，相比于贵金属超级电容器，它有着更加优秀的电性能。为了进一步提
高聚合物的性能，人们可以通过设计，从而选择相应聚合物的结构，从而提高电容器的性
能。 目前与无机碳材料系列相互杂化和开辟新型高效导电有机聚合物是导电有机聚合物系
列超级电容器电极材料所需要发展的方向。 导电有机聚合物系列超级电容器电极材料具有
独有的特点，如工作电位高，水和非水电解液都适合与它共存。据研究看来，在非水电解
液和固体电解液超级电容器方面它有着无可取代的潜在应用价值。
1.1.2 金属氧化物电极材料
文章主要是以纳米氧化物作为电极材料研究的， 因此这里介绍下以钴为代表的金属氧
化物的电极材料。氧化钴电极材料根据电化学测试表明，它具有典型的电容性能，主要以超电容形式存在单电极比容量为 370～401 F/g。因此较多被用于超级电容器电极材料[2]
。
氧化钴(Co3O4)是钴的高价氧化物，是一种黑色无定形粉末，氧化钴表现出的是一种不稳
定呈游离状态的化合物。根据检测分析，氧化钴的密度为6.079/cm3
，它的理论含钴量为
71.06%，而实际含氧量为 28.94%。人们通常所说的氧化钴事实上仍有一定量的四氧化三
钴存在，并不是纯的氧化钴。呈水化状态的 Co3O4是相对比较稳定的，这种水化物在 265
℃的时候下会脱水然后转变成为中间氧化物四氧化三钴(Co3O4)，当温度在 250 ℃的时候
则能被还原为金属钴，然而在125 ℃下，把它与 H2反应时，它会被还原成为四氧化三钴
(Co3O4)，在200 ℃的时候则又可以被还原成CoO。氧化钴能溶于酸然后可以生成相应的
盐， 但是它却是不溶于水的。 氧化钴微粒的粒度很小， 但是具有较大的比表面积(192 m2