由電解液、集電器和電極材料組成的超級電容器，其性能與電極材料的特性有
關，一般電極材料的選用為高比表面機或良好的氧化還原特性。而依據除能機制
的不同，超級電容器可分為：
(1). 電雙層電容器：電解質中的正負離子於電極和電解液之間的介面定向排列，
形成電容。充電時，正負離子分別往正負極移動，於電極表面形成雙電層，
電極依靠靜電荷吸附正負離子。常用材料為高比表面機的碳材料。
圖 2-1、電雙層儲能機制圖
(2). 擬電容：利用活性電極，例如金屬氧化物或導電高分子，進行氧化還原反應，
由於氧化還原反應遵循法拉第定律，即電流質與化學反應當輛成正比，因此 集電器 電極 集電器
分隔膜
電雙層
又稱作法拉第電容。當外部施加電流時，電極材料快速吸附正負電解液離
子，達到儲能的功用。[7]
圖 2-2、擬電容儲能機制圖
2.2 四氧化三鈷奈米線
四氧化三鈷是一種非常重要的過渡金屬氧化物，目前廣泛應用於鋰電池、氣體感
測器、電致變色裝置與超級電容器等[8]。在四氧化三鈷奈米結構當中又以奈米線
因其平均直徑小約 70 nm 及較長的長度 25 μm，使其具備有較高的比表面積，進
而使其具有顯著的擬電容特性。此外，由於此一維結構也為離子提供快速擴散的
路徑，並促使四氧化三鈷奈米線與電解質界面上的電子與離子的轉移，因而使其
分別在 2 Ag -1與 40 Ag -1時具有 754 Fg -1與 610 Fg -1高的比電容量，並呈現更出色的
循環穩定特性[6]。
電 極
2.3 化學浴沉積法（Chemical Bath Deposition, CBD）
2.5 比表面積與孔隙度分析-BET(Brunner-Emmett-Teller)
BET 用於測定多孔固體材料之比表面積與孔隙度。此項檢測能夠幫助判定材料結
構與其特性之關聯，譬如孔隙度大小攸關感測器、超級電容之特性。
BET 原理為透過吸附非反應性氣體，通常為氮氣，測定已知的吸附質截面積來推
定表面比表面積與孔隙度，如圖 2-3 所示。但是以壓力函數表示的吸附取線往
往不會是線性曲線，因此必須透過適當的數學方程式來推估。
BET 有六種典型的恆溫吸附曲線，如下圖
圖 2-3、IUPAC 分類的六種吸附曲線
I 型等溫線在較低的相對壓力下吸附量迅速上升，達到一定相對壓力後吸附出現
飽和值。一般往往反映的是微孔填充現象，飽和吸附值等於微孔的填充體積。
II 型等溫線反映非孔性或者大孔吸附劑上典型的物理吸附過程，這是 BET 公式
最常說明的對象。由於吸附質於表面存在較強的相互作用，在較低的相對壓力下
吸附量迅速上升，曲線上凸。隨相對壓力的繼續增加，多層吸附逐步形成，達到
飽和蒸汽壓時，吸附層無窮多，導致試驗難以測定準確的極限平衡吸附值。
III 型等溫線十分少見。吸附氣體量隨組分分壓增加而上升。曲線下凹是因為吸
附質分子間的相互作用比吸附質於吸附劑之間的強，第一層的吸附熱比吸附質的
液化熱小，以致吸附初期吸附質較難於吸附，而隨吸附過程的進行，吸附出現自
IV 型等溫線中間段出現吸附回滯環，其對應的是多孔吸附劑出現毛細凝聚的體
系。在中等的相對壓力，為毛細凝聚的發生。中孔毛細凝聚填滿後，若吸附劑還
有大孔徑的孔或者吸附質分子相互作用強，可能繼續吸附形成多分子層，吸附等
溫線繼續上升。但在大多數情況下毛細凝聚結束後，出現一吸附終止平台，並不
發生進一步的多分子層吸附。
V 型等溫線達到飽和蒸汽壓時吸附層數有限，吸附量趨於一極限值。同時由於
毛細凝聚地發生，在中等的相對壓力等溫線上升較快，並有回滯環。
VI 型等溫線是一種特殊類型的等溫線，反映的是無孔均勻固體表面多層吸附的
結果（如潔淨的金屬或石墨表面）。實際固體表面大都是不均勻的[11, 12]。
圖 2-4、單層吸附示意圖
圖 2-5、BET 測量儀器 表 2-1、BET 儀器使用注意事項
第三章 實驗方法與流程
Cobalt(III) nitrate
hexahydrate