二元氧化物-碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源和環(huán)境污染等問題越來越突出，人們對于清潔，高效，可持續(xù)能源的需要顯得極為迫切。能量儲存裝置是高效使用新能源的重要部分，超級電容器有高的功率密度，長的循環(huán)壽命以及良好的安全性能，是目前研究的熱點。本論文以此為基點，將高比容量的過渡金屬雙氫氧化物與高導(dǎo)電性的碳材料復(fù)合，構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，比表面積較大的復(fù)合電極材料，結(jié)合雙電層電容和氧化還原電容兩種儲能機(jī)理，可大幅提高材料的電化學(xué)性能，具有很好的發(fā)展前景。具體工作如下

2、:
　　1、采用共沉淀法制備一系列十二烷基磺酸鈉和甲基丙酸甲酯共插層的錳鐵水滑石，通過一定溫度焙燒后，生成錳鐵金屬氧化物和碳的復(fù)合材料。首先考察了不同MnFe摩爾比和焙燒溫度對其結(jié)構(gòu)和性能的影響，MnFe摩爾比為3，焙燒溫度為500℃時，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)循環(huán)性能。接著考察了插層量對結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，隨著插層有機(jī)物量的增加，焙燒后碳含量升高，其中經(jīng)過焙燒生成的碳材料具有一定程度的石墨化，導(dǎo)電性好，金屬氧化物和碳材料在納米尺

3、寸的復(fù)合，有利于協(xié)同儲能，有較高的比容量和循環(huán)性能。在一定范圍內(nèi)隨著碳含量增大，復(fù)合材料的容量和循環(huán)穩(wěn)定性提高，當(dāng)碳含量過高時，雙電層儲能占主導(dǎo)作用，比容量有所降低，其中碳含量為13.32％時，MnFe摩爾比為3的復(fù)合材料電化學(xué)性能最優(yōu)，在1M的KOH電解液中，電流密度為1 A·g-1時，容量為330 F·g-1，循環(huán)1000周后，容量保持率達(dá)80％。
　　2、采用水熱法將鎳鐵水滑石和不同結(jié)構(gòu)的碳材料（碳球，碳納米管，石墨烯）復(fù)合

4、，考察其形貌與電化學(xué)性能，碳材料均勻分散于水滑石片層與顆粒之間，一方面增強(qiáng)了導(dǎo)電性，抑制了水滑石片與片的堆疊和顆粒團(tuán)聚，同時增大了與電解液的接觸面積，另一方面，提供一部分雙電層電容，有利于復(fù)合材料比容量提高，同時循環(huán)性能增強(qiáng)。在電解液為6 M KOH溶液中，電流密度為1 A·g-1時，碳球、碳納米管、石墨烯和水滑石復(fù)合后材料的比容量分別為840 F·g-1，660 F·g-1，763 F·g-1，循環(huán)1000周后，容量保持率分別為90％