NiO納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器，又叫做電化學(xué)電容器，是近幾十年逐漸發(fā)展起來的一種新型的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換器件。超級(jí)電容器具有比容量高、能量密度和功率密度高、充放電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在人們迫切需求清潔、高效、可持續(xù)利用能源的今天，超級(jí)電容器的眾多優(yōu)點(diǎn)使其在現(xiàn)實(shí)生活中獲得了廣泛應(yīng)用。
　　超級(jí)電容器由電極材料、隔膜、電解液三個(gè)主要部分組成，其中，電極材料是整個(gè)超級(jí)電容器器件的核心部分，直接關(guān)系著超級(jí)電容器的電化學(xué)性能和使用壽命。超級(jí)電容器的電極材料主

2、要分為兩大類：一類為以雙電層電容為主的一系列碳材料，包括活性炭、炭氣凝膠、碳纖維、模板多孔碳、碳納米管、石墨烯等；另一類是以過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物材料為主的贗電容電極材料，包括RuO2, NiO/Ni(OH)2, MnO2, Co3O4, V2O5和聚吡咯，聚苯胺，聚(3,4-乙撐二氧噻吩)等。
　　本論文采用制備得到的納米多孔 Ni薄膜為基底，結(jié)合納米材料制備的方法，構(gòu)建了納米多孔NiO薄膜、LaNiO3摻雜的介孔NiO薄膜

3、、以納米多孔Ni薄膜為基底制備的V2O5納米線和納米圓片以及SWNTs@MnO2/PPy高性能超級(jí)電容器電極材料。上述電極材料均具有較大的比表面積、合理的孔徑分布、良好的導(dǎo)電性，可以不使用有機(jī)粘接劑而直接作為電極材料來使用，表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)通過電化學(xué)沉積的方法制備了Ni-Zn二元合金，然后用直流腐蝕和脈沖腐蝕兩種去合金化方法分別制備得到了 NiO薄膜電極材料。通過一系列的測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，脈沖腐

4、蝕去合金化得到的NiO薄膜電極材料比直流腐蝕去合金化得到的NiO薄膜電極材料具有更好的電化學(xué)性能。脈沖腐蝕去合金化得到的NiO薄膜電極材料的最大比電容為1776 F g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)之后，比電容僅損失2.1％。
　　(2)通過液相外延的方法在多孔 Ni薄膜基底上制備了具有良好的均勻性，如菊花綻放的形狀，排列緊密的多孔V2O5納米線。納米線的直徑約為30-150 nm，表面積為189.6 m2 g-1，孔徑分布在5.13

5、nm附近。制備得到的多孔V2O5納米線可以直接作為超級(jí)電容器電極材料，而不需要使用有機(jī)粘接劑，在1 Ag-1的充放電電流密度下，其比電容最大值為832 F g-1。
　　(3)通過簡(jiǎn)單的方法在多孔Ni薄膜基底上制備了多孔V2O5納米圓片，納米圓片緊密的平鋪在多孔Ni基底表面，具有良好的結(jié)構(gòu)，基本呈現(xiàn)圓柱狀，樣品的直徑約在100-160 nm之間，厚度為20 nm。制備得到的V2O5納米圓片可以直接作為超級(jí)電容器電極材料，而不需要使

6、用有機(jī)粘接劑。在1 Ag-1的電流密度下，比電容值為713 F g-1，當(dāng)電流密度增大到100 A g-1時(shí)，依然可以得到相對(duì)于最大值66%的比電容值。
　　(4)通過溶膠-凝膠法，使用PEG1000作為模板，制備了厚度約為200 nm的LaNiO3/NiO介孔薄膜。在650℃下退火的LaNiO3/NiO介孔薄膜具有良好的晶格結(jié)構(gòu)，顯示出良好的導(dǎo)電性。在650℃下退火的LaNiO3/NiO薄膜電極材料，在1 M Na2SO4水系電