納米碳-金屬氧化（氫氧化）物復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)能性能研究.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭及化石能源使用帶來(lái)的日益嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，我們必須加快擺脫過(guò)度依賴化石燃料的能源體系，尋求一種可持續(xù)發(fā)展的新能源體系。其中電化學(xué)儲(chǔ)能作為新能源體系的重要組成部分被認(rèn)為是可取代化石能源體系的可持續(xù)發(fā)展能源體系。超級(jí)電容器、鋰離子電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分近年來(lái)引起了廣泛的關(guān)注。電極材料作為超級(jí)電容器、鋰離子電池的重要組成部分其不斷更新與發(fā)展在超級(jí)電容器、鋰離子電池的發(fā)展中有舉足輕重的作用。本論文設(shè)計(jì)合成了納米

2、碳/金屬氧化物和納米碳/金屬氫氧化物復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的儲(chǔ)能性能進(jìn)行了研究。具體研究如下:
　　1、研究了一種具有普適性采用表面活性劑對(duì)納米碳材料進(jìn)行表面修飾，改善其表面親水性，然后采用共沉淀法在納米碳材料表面原位生長(zhǎng)水滑石納米陣列的方法。采用該方法成功地在納米石墨、碳納米管表面生長(zhǎng)得到水滑石納米陣列得到KS-6石墨/鎳鋁水滑石復(fù)合材料（記做KS-6/NiAl-LDHs）及碳納米管/鎳鋁水滑石復(fù)合材料(記做CNTs/NiAl-

3、LDHs)。合成得到的納米碳/水滑石復(fù)合材料具有優(yōu)異的超級(jí)電容器性能，在1 A·g-1的電流密度下KS-6/NiAl-LDHs與CNTs/NiAl-LDHs的放電比容量分別為1402.5 F·g-1及1138.1 F·g-1。在5A·g-1電流密度下經(jīng)過(guò)1000周循環(huán)后KS-6/NiAl-LDHs的放電比容量保持率為108.6％，CNTs/NiAl-LDHs放電比電容保持率為76.9％。
　　2、采用真空誘導(dǎo)輔助，通過(guò)水熱法在膨脹

4、石墨(ExpandedGraphite，EG)上原位生長(zhǎng)鎳鋁水滑石納米陣列得到膨脹石墨/鎳鋁水滑石復(fù)合材料（記做EG/Ni-LDHs），合成得到的復(fù)合材料的EG網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)得以保存，這些孔結(jié)構(gòu)的存在提供了存儲(chǔ)電解液的空間因此得到具有優(yōu)異倍率性能的復(fù)合材料。在1 A·g-1的電流密度下EG/NiAl-LDHs復(fù)合材料的的比電容為602.2 F·g-1，當(dāng)電流密度達(dá)到20A·g-1時(shí)其比電容為1A·g-1時(shí)的78.5％，倍率性能十分優(yōu)異，這主

5、要得益于EG的網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)對(duì)電解液的存儲(chǔ)作用。在20 A·g-1電流密度下EG/NiAl-LDHs復(fù)合物經(jīng)過(guò)5000周的循環(huán)后其比電容保存率達(dá)到99.8％，其循環(huán)性能優(yōu)越。
　　3、分別以二元、三元粉體LDHs及其生長(zhǎng)在基底上得到的LDHs陣列為催化劑前驅(qū)體催化廉價(jià)的復(fù)雜碳源生長(zhǎng)得到了CNTs，合成得到的CNTs直徑約為40 nm。對(duì)LDHs前驅(qū)體催化復(fù)雜碳源生長(zhǎng)CNTs得到的復(fù)合材料進(jìn)行鋰離子電池性能研究顯示材料具有優(yōu)異的儲(chǔ)理性能