2實驗方案

2021-03-04 09:35:19 字數 2583 閱讀 4567

moo3奈米帶的製備及其電化學電容效能研究

1研究目的

(1) 在現有文獻基礎上進一步完善nacl輔助水熱製備moo3奈米帶的工藝條件;

(2) 對獲得的產物進行xrd、ftir、sem等結構表徵,以cv、cp、eis等電化學方法獲得moo3奈米帶的電化學電容效能引數;

(3) 獲得熱分解法製備的moo3的電化學電容效能引數;

(4)**反應條件對moo3奈米帶電化學電容效能的影響。

2研究內容

2.1ahm熱分解法製備moo3及其電化學電容效能

在已有研究文獻基礎上,以熱分解仲鉬酸銨製備三氧化鉬,驗證其工藝條件,並獲得產物的電化學電容效能引數。

2.1.1 以ahm為原料熱分解法製備moo3

根據已有文獻知,馬弗爐焙燒溫度為600℃;反應時間為3h,為最佳反應條件。

2.1.2 moo3的電極製備及電化學效能測試

將製備出的moo3,製成超級電容器電極,然後用電化學工作站測試,通過這一組實驗熟悉電極製作、cv/cp/eis等電化學測試方法,並獲得塊體moo3的電化學電容引數,以備比較。

2.2moo3奈米帶的水熱法製備及其電化學電容效能

根據參考文獻,以na2 moo 4·2h o,nacl,hcl為原料,水熱合成α- moo3奈米帶。反應條件:na2 moo 4·2h o (5.

0 mmol, 1.21 g)和nacl (0.6 g)加入40ml去離子水溶解加4 ml hcl (3 m)於溶液中,放入反應釜內,然後放入烤箱24小時病保持溫度180 °c。

加熱處理完畢,將高壓釜自然冷卻至室溫。然後將得到的粉末離心分離,用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次,在80℃乾燥將得到α- moo3奈米帶。並對製備moo3奈米帶進行表徵及其電化學電容測定。

2.3 不同反應條件對moo3奈米帶電化學電容效能的影響

反應溫度(120、150、180℃)、反應時間(設計三個水平,6h,12h,24h),加入hcl的濃度(1m,2m,3m)對moo3奈米帶生成及其電化學電容效能的影響,每次只考查乙個變數,其他變數應固定。通過這組實驗得到製備moo3奈米帶的最佳條件。將不同反應條件下製備出的產物用xrd、ftir、sem等進行結構表徵。

以cv、cp、eis等電化學方法考察並比較以上產物的電化學電容行為。然後進一步考察製備條件如反應溫度、反應時間對產物形成及其電化學電容效能的影響。

3 實驗方案

3.1 ahm熱分解法製備moo3及其電化學電容效能

3.1.1以ahm為原料,熱分解法製備moo3

稱取2~5 g仲鉬酸銨用馬弗爐600℃焙燒3 h制得moo3。產物以以cv、cp、eis等電化學方法測出其電化學引數,以備比較用。合成反應路線設計如下圖:

3.1.2 電極製備及電化學電容效能測試

……(請參考文獻補充!)

3.2moo3奈米帶的水熱法製備、結構表徵及電化學電容效能測試

3.2.1 moo3奈米帶的水熱法製備

先將na2 moo 4·2h o (5.0 mmol, 1.21 g)和nacl (0.

6 g)加入40ml去離子水溶解,輕輕攪拌幾分鐘使其溶解之後,邊攪拌邊滴加4 ml hcl (3 m)於溶液中,然後將反應溶液轉移到乙個有100ml以聚四氟乙烯為內襯的不鏽鋼反應釜內,然後放入烤箱24小時病保持溫度180°c。接著,取出反應釜在室溫下自然冷卻,獲得的沉澱通過離心收集,然後用去離子水和乙醇洗滌沉澱幾次,最後在80 °c溫度下12h。產物以xrd/ftir/sem進行表徵。

合成路線設計如下圖:

設計實驗變數為:反應溫度(120、150、180℃)分別編號a,b,、反應時間(設計三個水平,6h,12h,24h)分別編號c,d,加入hcl的濃度(1 m,2 m,3 m)分別編號e,f.每次只考查乙個變數,其他變數應固定。

3.2.2 樣品的結構表徵

將產品採用壓片法,利用紅外光譜儀對其化學結構進行表徵,操作如下:分別取200-300mg乾燥的溴化鉀和樣品1.0-1.

5mg,在紅外燈下乾燥片刻,裝模壓片,通過紅外光譜儀得出紅外光譜吸收圖。

取烘乾的產品少許,採用掃瞄電鏡對其形貌進行表徵。

3.2.3電極製備及電化學電容效能測試

先將3.1.1製備出的moo3按質量比m(電極活性物質moo3):

m(乙炔黑):m(ptfe)=80:10:

10的比例混合原料,球磨1小時均勻後,並加入5ml無水乙醇攪拌至均勻漿狀,將電極材料以1×1cm2的面積均勻塗在泡沫鎳集流體上,80℃烘乾12小時,在10mpa壓力下壓2min製成片得到電極極片, 然後在電化學工作站進行迴圈伏安、恆流充放電、電化學阻抗測試,從而獲得其電化學電容引數,以備比較。

對3.1.2製備出的產物按上述方法製備電極,然後在電化學工作站進行迴圈伏安、恆流充放電、電化學阻抗測試,從而獲得其電化學電容引數,然後將3.

1.1和3.1.

2產品的電化學引數進行比較,研究不同的反應條件對moo3奈米帶電化學電容效能的影響。

3.3實驗序列安排

3.4藥品試劑與儀器

3.4.1藥品試劑

3.4.2儀器

4.實驗注意事項

4.1 為安全起見,水熱反應釜的填充度不得超過80%,每次加熱反應後,一定要冷卻到室溫洩壓後,方可開啟釜蓋,冷卻時讓其自然冷卻,切不可以冷水直接沖洗冷卻!!!

4.2 水熱反應釜的內襯為聚四氟乙烯材料,加熱溫度不可超過200℃!!!

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