Fe3O4AC超级电容器电极材料的研究
超级电容器中电极材料的制备与性能评价
超级电容器中电极材料的制备与性能评价超级电容器是一种能够存储和释放大量电能的装置，能够实现快速充放电，长寿命和稳定性高的优点。
而其中的电极材料则是超级电容器能否实现高性能的关键。
因此，本文将探讨超级电容器中电极材料的制备与性能评价。
一、电极材料的种类和制备方式超级电容器中常用的电极材料主要有：活性炭、金属氧化物、聚合物膜和纳米材料等几类。
其中，活性炭是目前使用最广泛的一种电极材料，它的制备方式也比较简单，可以通过碳化处理或化学活化等方法制备。
而金属氧化物和聚合物膜在制备过程中需要用到化学合成和物理氧化等方法，相对来说制备难度要高一些，但由于它们具有的优异性能，仍然得到了广泛的应用。
纳米材料则是一种比较新的电极材料，由于其特殊的表面活性，可以实现高比电容和高功率密度等优点，但其制备过程的困难度比较大。
二、电极材料的性能评价指标电极材料的性能评价指标主要有比电容、内电阻、循环寿命、稳定性和安全性等几个方面。
其中比电容是衡量电极上能够存储多少电荷的指标，一般来说该指标越高表示电极材料越好。
内电阻则是描述电极材料中流过电流时造成的能量损耗，该指标越低表示电极材料的导电性越好。
而循环寿命则是描述电极材料在多次充放电循环中能否保持较稳定的性能表现，该指标越高表示电极材料的寿命越长。
稳定性和安全性则是衡量电极材料在不同环境下（如高温、低温、潮湿等）和在意外情况下（如过充、短路等）的表现，该指标越好表示电极材料越安全。
三、电极材料的性能测试方法电极材料的性能测试方法主要有：比电容测试、交流阻抗谱测试、电化学循环测试、恒流充放电测试和热稳定性测试等。
比电容测试是一种能够快速测试出电极材料比电容的方法，交流阻抗谱测试则是能够测试出电极材料内电阻和电极与电解质之间的界面电化学特性的方法。
而电化学循环测试和恒流充放电测试则是能够测试出电极材料的循环寿命和稳定性等性能指标的方法。
最后，热稳定性测试则是为了测试电极材料在高温条件下的稳定性和安全性而进行的测试。
超级电容器及其相关材料的研究
超级电容器及其相关材料的研究一、本文概述随着科技的不断进步和可持续发展理念的深入人心，超级电容器作为一种高效、环保的储能器件，正日益受到全球科研人员和工业界的广泛关注。
超级电容器以其高功率密度、快速充放电、长循环寿命等诸多优点，在新能源汽车、电子设备、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面综述超级电容器及其相关材料的研究现状和发展趋势，分析超级电容器的性能特点，探讨新型电极材料的研发与应用，以期推动超级电容器技术的进一步发展，并为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了超级电容器的基本原理、分类及性能特点，为后续研究提供理论基础。
随后，重点综述了近年来超级电容器电极材料的研究进展，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，并分析了各类材料的优缺点及适用场景。
本文还关注了电解质材料、隔膜材料等关键组件的研究现状，以及超级电容器的制造工艺和应用领域。
结合当前面临的挑战和未来发展趋势，本文展望了超级电容器技术的创新方向和应用前景，以期为未来相关研究提供有益的借鉴和指导。
二、超级电容器的基本原理与分类超级电容器，又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。
它具有极高的电荷储存能力，能在极短的时间内释放出大量的能量，从而满足了现代电子设备对高功率、快速充放电的需求。
基本原理：超级电容器的基本原理与传统的平行板电容器类似，都涉及到电荷的储存和释放。
然而，超级电容器的电极材料通常是具有高比表面积的纳米多孔材料，如活性炭、金属氧化物和导电聚合物等。
这些高比表面积的电极材料使得超级电容器能在极小的体积内储存大量的电荷，从而实现了高能量密度。
同时，超级电容器的电解质通常具有高的离子电导率，这有助于实现快速的充放电过程。
碳基超级电容器：以活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳材料为电极，利用碳材料的高比表面积和良好的导电性实现高能量密度和高功率密度。
金属氧化物超级电容器：以金属氧化物（如RuO₂、MnO₂、NiO等）为电极，利用金属氧化物的高赝电容特性实现更高的能量密度。
电化学法制备高性能超级电容器电极材料的研究
电化学法制备高性能超级电容器电极材料的研究超级电容器作为一种新型的电化学能量存储装置，具有高能量密度和高功率密度的特点，被广泛应用于电力系统、电动车、可穿戴设备等领域。
而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，直接影响着超级电容器的性能。
因此，研究电化学法制备高性能超级电容器电极材料具有重要意义。
电化学法是一种利用电化学原理控制电化学反应过程的方法，通过在溶液中进行电化学沉积或电化学溶解来制备电极材料。
在电化学法制备高性能超级电容器电极材料的研究中，以下几个方面是需要关注的：1. 材料选择与设计在电化学法制备超级电容器电极材料时，首先需要选择合适的材料。
常用的超级电容器电极材料包括活性炭、金属氧化物、导电聚合物等。
材料的选择应考虑其具有较高的比表面积、良好的电导性、稳定的电化学性能等特点。
此外，通过材料的设计，如调控孔隙结构、增加分散相等方法，可以进一步提高电极材料的性能。
2. 电化学制备方法在电化学法制备超级电容器电极材料时，需要选择合适的电化学制备方法。
常用的电化学制备方法包括电沉积和电化学溶解。
其中，电沉积是利用电流在电化学电极表面沉积材料；电化学溶解是利用电流在电解液中溶解电极材料。
根据所需的电极材料形貌和性能要求，选择合适的制备方法对于获得高性能的电极材料至关重要。
3. 组装和测试制备出电极材料后，需要进行超级电容器组装和性能测试。
组装超级电容器时，应注意电极材料的均匀分布和与电解液的充分接触，以确保电容器的性能稳定和高效。
性能测试包括电容量、电导率、循环寿命等指标的测定。
通过对电容器性能的评估，可以了解电极材料的优缺点，并进一步优化材料的制备工艺。
4. 性能优化与改进为了获得高性能的超级电容器电极材料，需要不断进行性能优化和改进。
这可以通过调控电极材料的微观结构、改变电解液组分、探索新的电极材料等方法来实现。
同时，结合理论模拟和材料表征技术，可以深入理解电化学反应机理，从而更好地指导材料的优化设计和制备过程。
电极材料在超级电容器中的应用研究
电极材料在超级电容器中的应用研究超级电容器是一种新型的电能存储设备，具有高能量密度、高功率密度、长寿命和快速充放电等优点，被广泛应用于电动汽车、可再生能源和智能电网等领域。
而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，对其性能具有重要影响。
本文将探讨电极材料在超级电容器中的应用研究。
首先，我们来了解一下超级电容器的结构。
超级电容器由两个电极、电解质和隔膜组成。
电极材料位于电容器的两端，承担着储存电荷和传导电子的重要任务。
目前，常用的电极材料主要有活性炭、二氧化锰和金属氧化物等。
活性炭是一种常见的电极材料，具有较高的比表面积和孔隙结构，能够提供更多的储存空间。
活性炭电极具有良好的电化学性能，能够实现高能量密度和高功率密度的平衡。
此外，活性炭还具有较低的成本和良好的可再生性，使其成为超级电容器中广泛应用的电极材料之一。
二氧化锰是另一种常见的电极材料，具有良好的电化学性能和较高的比容量。
二氧化锰电极能够实现高能量密度和较高的循环稳定性，但其功率密度相对较低。
此外，二氧化锰电极的成本较高，限制了其在超级电容器中的大规模应用。
金属氧化物是一类新型的电极材料，具有高比容量和较高的导电性能。
金属氧化物电极在超级电容器中具有较高的能量密度和功率密度，且具有良好的循环稳定性。
然而，金属氧化物电极的合成和制备工艺相对较复杂，成本较高，限制了其在工业应用中的推广。
除了以上常见的电极材料，近年来，石墨烯等二维材料也被广泛研究用于超级电容器的电极材料。
石墨烯具有优异的导电性能和较高的比表面积，能够实现高能量密度和高功率密度的平衡。
此外，石墨烯还具有较高的机械强度和化学稳定性，使其成为超级电容器中极具潜力的电极材料。
在电极材料的应用研究中，除了选择合适的材料外，还需要考虑电极的结构设计和制备工艺。
电极的结构设计可以通过调控材料的形貌、孔隙结构和厚度等来实现。
例如，通过控制活性炭的孔隙结构和石墨烯的层数，可以实现电极的高比表面积和导电性能。
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为当今科研领域的热点之一。
超级电容器，作为一种新型的电化学储能器件，因其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命等优点，在电动汽车、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，其性能直接决定了超级电容器的电化学性能。
因此，研究和开发高性能的电极材料对于提高超级电容器的性能和应用领域具有重要意义。
本文旨在探讨基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展。
文章将概述超级电容器的基本原理、分类及其应用领域，进而介绍碳材料作为超级电容器电极材料的优势，包括其高导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等。
随后，文章将重点综述近年来基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展，包括不同种类的碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）在超级电容器中的应用，以及通过结构设计、表面修饰等方法优化碳材料电化学性能的研究。
文章还将讨论当前研究面临的挑战以及未来的发展趋势，以期为基于碳材料的超级电容器电极材料的研究提供参考和借鉴。
二、碳材料概述碳材料，以其独特的物理和化学性质，已成为众多领域研究的热点。
作为构成生命的重要元素，碳在自然界中的存在形式多种多样，如石墨、金刚石等。
这些碳的同素异形体各有特色，如石墨具有优良的导电性和层状结构，金刚石则以其极高的硬度著称。
在材料科学领域，碳材料以其高比表面积、良好的化学稳定性、优良的导电性以及丰富的可调控性，被广泛应用于电极材料、催化剂载体、吸附材料等多个方面。
在超级电容器领域，碳材料作为电极材料具有显著优势。
碳材料具有高比表面积，能够提供更多的活性位点，有利于电荷的存储和释放。
碳材料具有良好的导电性，能够快速传递电子，保证超级电容器的快速充放电性能。
碳材料还具有良好的化学稳定性，能够在各种环境下保持稳定的性能。
碳材料在超级电容器中的应用主要包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
超级电容器电极材料的制备及性能研究
超级电容器电极材料的制备及性能研究超级电容器是一种新型电化学储能装置，具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命等优势，被广泛应用于储能系统、电动汽车、智能电网等领域。
而电极材料是超级电容器组成的重要部分，其制备和性能研究对超级电容器的性能有着重要影响。
超级电容器电极材料主要可分为活性材料和导电助剂两类。
活性材料是负责吸附和释放电荷，其优选因素包括高比表面积、优良的电导率、良好的电容和电子传输性能等。
常用的活性材料有活性炭、金属氧化物、导电高分子等。
导电助剂用于提高活性材料的电子传输性能和循环稳定性，常用的导电助剂有碳纳米管、石墨烯等。
制备超级电容器电极材料的方法主要包括物理法、化学法和电化学法等。
物理法主要是通过物理处理，如磨粉、高温处理等，来改善材料的结构和性能。
化学法主要是通过化学反应来合成所需的电极材料，如溶剂热法、溶胶-凝胶法等。
电化学法主要是通过电化学沉积、电沉积等方法来制备电极材料。
超级电容器电极材料的性能主要包括比表面积、电导率、循环寿命、透气性和损耗等指标。
比表面积是评价电极材料储电性能的重要指标，常用的测试手段包括比表面积仪和气体吸附法。
电导率是评价电极材料导电性能的指标，主要通过四探针电阻仪和电化学阻抗谱等测试方法进行测量。
循环寿命是评价电极材料循环稳定性的重要指标，常用的测试方法包括循环伏安法和恒电流充放电法。
透气性是评价电极材料透气性能的指标，通常通过气体透过性测试来进行评价。
损耗是评价电极材料耗能性能的指标，主要通过交流阻抗测试来进行评价。
综上所述，超级电容器电极材料的制备和性能研究对超级电容器的性能具有重要意义，通过合理设计和制备电极材料，可以提高超级电容器的储电性能、循环稳定性和耗能性能。
在今后的研究中，需要进一步探索新型电极材料的制备方法和性能研究手段，以进一步提高超级电容器的性能。
新型超级电容器的电极材料研究
新型超级电容器的电极材料研究超级电容器是一种高能量密度的电池，其带电层有更高的比表面积，对于储能高速充电和放电过程，其表现出的电荷和放电特性表现得更优秀，因此也被称为电化学电容器。
相对于普通的电池，超级电容器有许多优点，比如说能够快速充电和放电，循环寿命更长，更环保等。
然而，由于电极材料的特殊性质和制造工艺的复杂性，目前超级电容器的使用还局限于一些特殊的领域，如汽车启动、电子产品和军事应用等，但其应用前景是非常广阔的。
因此，本文将会对新型超级电容器的电极材料研究进行探索。
一、电极材料的基本要求超级电容器的电极材料是实现电化学反应和电荷储存的关键，因此电极材料的选择非常重要。
首先，电极材料需要有足够的比表面积，以便在其表面形成更多的电荷产生反应；其次，电极材料需要具有良好的导电性和电荷传输性能，能够高效地进行电子传输；最后，电极材料还需要在高频电场下表现出较好的介电特性和长时间稳定性，从而保证高速充放电和循环寿命。
二、目前常见的电极材料在目前电极材料种类中，活性炭和多孔氧化物均具有良好的应用前景。
1. 活性炭活性炭是由一些原材料通过炭化和活化过程得到的一种高孔隙率的材料，具有出色的比表面积和导电特性，因此非常适用做电容器的正极或负极。
2. 多孔氧化物由于多孔氧化物具有良好的介电特性和长时间稳定性，因此也常被用作电极材料。
目前，二氧化钛和氧化锆等都已被广泛研究作为超级电容器的电极材料。
然而，多孔氧化物的比表面积较低，导致其储电量相对较小，还需要进一步改进。
三、新型电极材料的研究进展为了更好地发掘超级电容器在能源存储中的应用，科学家们在电极材料的选择方面不断进行研究，并在一定程度上取得了一些进展。
1. 二维材料二维材料是指厚度为单层或数层原子的材料，具有极高的比表面积、优良的导电性和介电性能，并且在高频下能够保持稳定，因此被广泛研究作为超级电容器电极材料的候选之一。
目前较为常见的二维材料有氧化钼、石墨烯、二硫化钼等。
超级电容器材料的研究及应用
超级电容器材料的研究及应用超级电容器是一种利用电场存储电能的能量存储器，其在电化学和电磁学理论上都有一定的发展。
超级电容器具有高能量密度、快速充放电、长寿命等优点，在现代航空、汽车、宇航和智能电网等领域有着广泛的应用。
而超级电容器的核心是电极材料，所以先进的电极材料能够带来超级电容器工作性能更好的表现。
一、超级电容器电极材料的研究现状目前，超级电容器电极材料的研究集中在以下领域：（1）金属氧化物材料的研究。
金属氧化物，如钼酸锂、钴酸镍等，具有优异的电极电化学性能，同时元素资源广泛，价格低廉，因此在超级电容器电极材料领域得到了广泛的研究与应用。
（2）碳材料的研究。
碳材料是制备超级电容器电极材料的主要原材料之一，具有良好的导电性和热稳定性。
而以活性炭为代表的多孔碳材料还具有大表面积、高比电容等优良性质，因此在超级电容器电极材料以及电池、传感器等领域应用广泛。
（3）二维材料的研究。
二维材料，如石墨烯和硼氮化物，具有高比表面积、方便处理的优势，已被广泛研究作为超级电容器电极材料。
尤其石墨烯由于其优异的导电性、机械强度和化学稳定性等特性，在超级电容器电极材料研究中被广泛关注。
（4）金属有机骨架材料的研究。
金属有机骨架材料，即MOFs，是由金属离子和有机配体组成的晶态材料，具有极大的内孔体积以及可调控的孔径和结构。
这种新型材料具有极高的表面积和储能密度，是超级电容器电极材料研究的热点之一。
二、超级电容器电极材料的制备方法超级电容器电极材料的制备方法主要分为化学还原法、水热法、煅烧法、氧化还原电位法等。
其中化学法是制备超级电容器电极材料的常规方法，其通过调节反应条件，可控制电化学行为，实现材料的优异电化学性能；而水热合成是在相对低的温度和压力下，通过压剂或表面修饰剂，实现材料形貌和结构的微观调控；氧化还原电位法是通过扫描电位电化学法控制电位，调控材料的化学反应，从而实现精准控制。
三、超级电容器材料的应用超级电容器在现代工业、航空、军事、医学等领域得到了广泛的应用。
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西南科技大学网络教育毕业设计（论文）题目：Fe3O4/AC超级电容器电极材料的研究年级： 13春层次：□本科 专科学生学号：137273170045 指导老师：刘杰雨学生姓名：陈明技术职称：无学生专业：应用化工技术学习中心名称：上虞学习中心毕业设计（论文）任务书题目名称Fe3O4/AC超级电容器电极材料的研究题目性质 真实题目□虚拟题目学生学号137273170045指导教师刘杰雨学生姓名陈明专业名称应用化工技术技术职称学生专业：应用化工技术学习中心名称：上虞学习中心年月日毕业设计（论文）内容与要求：毕业设计领导小组负责人：（签字）年月日毕业设计（论文）成绩考核表摘要将Fe3O4应用到超级电容器上，研究了其作为电容器电极材料的电化学性能。
结果表明：在最佳反应条件下，制备出的纳米Fe3O4的晶体结构完整；经电化学性能测定，Fe3O4作为电极材料的工作电压为0.4V，在电流密度为1 mA／cm２时比电容达24.3F/g。
关键词：Fe3O4 超级电容器电极材料比电容ABSTRACTTherepared Fe3O4, used as electrode materials for supercapacitor ,werealso detected through electrochemical performance tests.The results showthat the products are well-crys-tallized Fe3O4under optimum conditions.As elcetrod material, the operating voltage of Fe3O4is 0.4V, Its spe-cificcapacitance is 24.3F/g at current density of mA/cm2.Key words:Fe3O4supercapacitor electrode material specific capacitance引言 (1)１实验部分 (2)１.１纳米Ｆｅ3Ｏ4的制备与表征 (2)１.２电极的制备与表征 (3)２结果与讨论 (3)２．１Ｆｅ３Ｏ４制备条件优化 (3)２.1.1 ｎ（Ｆｅ３＋）∶ｎ（Ｆｅ２＋）对Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子生成的影响 (3)２.1２反应ｐＨ值的影响 (3)２.１.３熟化温度的影响 (4)２．２Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的表征 (4)２.２.1 ＳＥＭ分析 (4)２.２.２ＸＲＤ分析 (5)２.３Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的电化学性能测试 (5)２.３.１循环伏安测试 (5)２.３.２交流阻抗分析 (6)２.３.３Ｆｅ3Ｏ４电极材料的恒电流充／放电性能测试 (6)结论 (8)参考文献 (9)致谢 (11)超级电容器（即电化学电容器）是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能元件，是２０世纪７０年代发展起来的一种新型电池，兼有常规电容器充电电池能量密度高和功率密度大的优点，成为新型的、绿色的、环保的储能元件，在移动通信、工业领域、信息技术以及电动汽车和国防科技等方面发挥了越来越重要的作用，已成为国际上研究的热点［1－3］。
目前，超级电容器的研究包括开发各种在电解液中有较高比电容的电极材料和如何将电极材料应用到实际工作中。
其中，开发高性能的电极材料是超级电容器研究的关键。
碳基材料是最早应用在超级电容器上的活性材料［4-5］，其具有高的比表面积，通过双电层充电而达到较高比电容，但碳基材料的电阻较大，在较大电流下工作困难，因此很难有所突破。
鉴于碳基电容器的这些缺点，最近几年，研究人员利用各种金属氧化物替代活性炭，作为电容器的活性物质，在电容器电极材料的研究中取得了很大的进展，并且逐步应用到了实际工作中。
金属氧化物因具有导电性良好、性能稳定等优点，其能量储存是由于在氧化物的表面发生了氧化还原反应，进而产生化学吸附电容，以此来获得高的比电容和比能量。
其中以Pt，RuO2，IrO２，CrO３［6-12］等为代表的贵金属氧化物因其具有很高的比电容而得到了广泛重视，但由于这些金属氧化物的价格昂贵且毒性大，因而限制了其商品化应用。
Ｆｅ３Ｏ４作为电极材料在文献中已有过报道［13-15］。
ＷＵ等发现Ｆｅ３Ｏ４薄膜氧化物在用作超级电容器电极材料时，其比电容超过100 F／g，为Fe氧化物在今后电极材料的发展奠定了基础［16］。
Fe3O4/AC超级电容器电极材料的研究陈明应用化工技术高起专 2013春季 137273170045１实验部分1.１Ｆｅ3Ｏ4的制备与表征将Ｆｅ3+和Ｆｅ２＋盐按物质的量比为1.5:1溶于一定体积的除氧水中，在剧烈搅拌下缓慢加入一定量的氨水（浓度为１.5mol/L），调节溶液的pＨ值为10~11，继续搅拌１ｈ。
然后于水浴恒温60℃熟化0.5ｈ，采用磁分离的方法分离，用去离子水清洗３遍至中性，再于６０℃真空干燥可得Ｆｅ３Ｏ４粉末。
分别利用ＸＲＤ和ＳＥＭ方法对制备的纳米Ｆｅ３Ｏ４进行表征。
１.２电极的制备与表征将Ｆｅ３Ｏ４，乙炔黑和ＰＴＦＥ（黏结剂）按８０∶１５∶５的质量比混合，加入适量乙醇调成浆状，以泡沫镍为集流体，利用模具在压片机上以一定压力压成约0.6ｃｍ的电极片，放入干燥箱干燥至恒重，各电极片质量约为0.07ｇ。
采用ＣＨＩ６６０电化学工作站，在三电极体系下，以汞电极为参比电极,大面积泡沫镍片为辅助电极，于不同扫描速度下对电极进行循环伏安测试，在１×１０-3～１×１０-4Ｈz范围内进行交流阻抗测试。
采用ＬＡＮＤＣＴ２００１Ａ型电池测试系统，在１ｍＡ／cｍ2条件下对超级电容器进行恒流充／放电测试，测试采用三电极体系，以汞电极作参比，同时记录正负极电位变化情况。
２结果与讨论２．１Ｆｅ３Ｏ４制备条件优化２.1.1 ｎ（Ｆｅ３＋）∶ｎ（Ｆｅ２＋）对Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子生成的影响在实验中发现，如果按照ｎ( Ｆｅ３＋）∶ｎ（Ｆｅ２＋）为２∶１的理论配方，很难得到单一物相的磁性纳米粒子，而且还会掺杂Ｆｅ2Ｏ3。
这是由于在配制和储存过程中有部分Ｆｅ２＋极易被氧化。
为了得到理想的磁性纳米粒子，应该提高Ｆｅ２＋的量。
多次反复实验发现：当ｎ( Ｆｅ3＋）∶ｎ（Ｆｅ２＋）＞２∶１时，产物中含较多Ｆｅ２Ｏ３，产物颜色为红棕色；当ｎ（Ｆｅ３＋）∶ｎ（Ｆｅ２＋）＜１∶１时，Ｆｅ２＋过量，产物中含有Ｆｅ２＋氧化物，造成产物显示不同程度的绿色；当ｎ（Ｆｅ３＋）∶ｎ( Ｆｅ２＋）＝１.５∶１时，产物显示棕黑色，为Ｆｅ３Ｏ４。
２.1２反应ｐＨ值的影响生成Ｆｅ３Ｏ４的反应方程式为Ｆｅ２＋＋２Ｆｅ３＋＋８ＯＨ－＝Ｆｅ３Ｏ４↓＋４Ｈ２Ｏ。
反应需在碱性条件下完成。
实验中发现：在氨水的滴加过程中，溶液中开始有黑色物质生成并很快消失；随着氨水量的增加，产物又由红褐色逐渐变为棕色，最后变成棕黑色的溶液；继续滴加氨水，不再发生反应。
从颜色变化的角度来考虑，这是由于Fe3+ 和Ｆe２＋的溶液显酸性，滴加氨水时局部会形成晶核, 快速搅拌作用下不能稳定存在；当ｐＨ值７左右时，溶液中有大量晶核生成，但仍存在着大量离子，混合成红褐色的絮状物；ｐＨ值＞１０时，溶液中的金属离子基本上都参与了成核与粒子长大过程，共沉淀反应完成，溶液中显棕黑色并不再变化。
ｐＨ值的进一步增大对粒子的粒径变化已无较大影响，见表１。
２.１.３熟化温度的影响熟化温度在共沉淀法制备纳米Ｆ３Ｏ４过程中起着重要作用。
在熟化过程中，Ｆｅ３Ｏ４晶体慢慢趋于完整化，同时在高温下微粒掺杂的杂质溶解分离，有利于提高Ｆｅ３Ｏ４晶粒的纯度。
反应开始时，会有一部分是非晶态的初产物，当加热到３７℃以后，才逐渐转变成晶态的Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子，共沉淀反应产物的晶格完整化，在低于５０℃时反应虽然也能进行，但是其过程缓慢，只有在５０℃以上才变得迅速、充分；但熟化温度高于６０℃时，部分Ｆｅ３Ｏ４易被氧化成Ｆｅ２Ｏ３，从而又造成磁性的下降。
因此，共沉淀后形成的纳米粒子在６０℃熟化０．５ｈ，可在一定程度上提高粒子的纯度和磁性。
２．２Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的表征２.２.1 ＳＥＭ分析图１为Ｆｅ３Ｏ４的扫描电镜照片。
从图１中可以看出，大部分粒子大小均匀，而且无明显团聚现象，微粒的粒径为２０～３０ｎｍ，符合纳米级微粒的要求。
２.２.２ＸＲＤ分析图２为Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的ＸＲＤ谱图。
从图２中可以看出，样品的特征峰尖锐，说明晶粒生长完全，且ＸＲＤ衍射峰位置及对应的晶面间距与ＪＣＰＤＳ中Ｆｅ３Ｏ４（１９－０６２９）相一致，可以确定样品为尖晶石结构的磁性Ｆｅ３Ｏ４。
根据谢乐公式可计算晶体粒径：ｄ＝Ｋλ／(β×ｃｏｓθ）。
（１）式中：ｄ为晶体粒径；β为衍射峰的半峰宽；λ为射线波长；θ为衍射峰对应角度；Ｋ为比例常数。
用不同衍射峰对应的数据计算得纳米Ｆｅ３Ｏ４平均粒径为２６．3n ｍ， 该结果与图１中ＳＥＭ 所观察到的粒子的大小接近。
２.３ Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的电化学性能测试２.３.１ 循环伏安测试循环伏安法是区分双电层电容和赝电容最便捷的方法。
根据赝电容的储能原理，在电极的工作电势窗内， 理想电极材料的循环伏安谱图有明显的氧化还原峰。
图３为纳米Ｆｅ３Ｏ４电极材料在６ ｍｏｌ／Ｌ的ＫＯＨ溶液中， 在５ｍＶ／ｓ的扫描速度下得到的循环伏安曲线。
从图３可以看出， 由于反应中法拉第电子的转移， 曲线在０.１9Ｖ和０.３１Ｖ有明显的氧化还原峰，说明电化学赝电容的特征明显，且可逆性良好。
图４为在６ｍｏl ／Ｌ的ＫＯＨ溶液中，不同扫描速度下电极材料的循环伏安曲线。
由图４可知，随着扫描速度的增加，Ｆｅ３Ｏ４纳米材料的循环伏安曲线到达电流平台的时间也在延长，且曲线弯曲变大。
这是由于在低扫描速度时， ＯＨ－能充分扩散到活性物质中的孔口及附近， 使活性物质得到充分利用；而在高的扫描速度下，电极的电化学极化和浓差极化会增强；而且在碱性很强的ＫＯＨ溶液中，Ｆｅ３Ｏ４的表面部分被氧化形成了Ｆｅ２Ｏ３绝缘膜，该膜在电极快速充放电过程中阻碍了离子向电极的迁移。
所以，在较低的扫描速度下，电极表现出良好的电容性质，在－０.４～０.４Ｖ范围内曲线呈现较好的矩形， 虽然两端有一定的弯曲， 但在较大的扫描速度下，曲线弯曲更为严重，同时电极的比电容下降极为严重。
２.３.２交流阻抗分析交流阻抗往往被列为反映电极材料电化学性能好坏的重要指标之一，已经成为电化学中的一种必不可少的分析手段。
其中，交流阻抗图包括高频区的容抗弧、中频区的倾斜角和低频区的一条接近理想电容响应曲线的直线。
阻抗半圆的截距差表示的是体系的接触电阻，为电解质／氧化物界面由于电荷传导引起的阻抗，说明存在明显的电荷转移过程。
图５是Ｆｅ３Ｏ４电极材料在６ｍｏｌ/Ｌ的ＫＯＨ溶液中，于１×１０－３～１×１０４Ｈz范围内的交流阻抗曲线。