不同形貌NiCo2O4的可控合成及基超級電容器性能研究.pdf

1、具有功率密度高、充放電速率快和循環(huán)壽命長的超級電容器，近年來成為化學儲能領域的研究熱點。具有贗電容行為的復合過渡金屬氧化物NiCo2O4作為電極材料，具有理論比容高、電化學可逆性好和環(huán)境友好等特點，近年來引起了人們的廣泛關注。本論文制備了一種導電基體直接負載NiCo2O4的整體式電極，此種新穎的電極結構不僅簡化了電極的制備工藝，而且提高了活性物質的利用率，減小了電子、離子轉移的內(nèi)阻，因而表現(xiàn)出高的比容和良好的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性能。具體

2、內(nèi)容如下:
　　1、采用溶劑熱和隨后的熱處理的兩步法在大比高面積、大孔隙率和良好電導率的碳紙(CFP)基體上成功生長出了超薄介孔NiCo2O4納米片。片與片之間形成了一種類似“墻壁”的結構，由于這種相互連接的超薄介孔NiCo2O4納米片結構有利于電解質離子的滲透、縮短了電子和離子的傳輸路徑以及緩解了電化學反應過程中產(chǎn)生的應力，因而表現(xiàn)出了良好的電化學性能。電化學測試表明:NiCo2O4NSAs/CFP在1Ag-1的放電電流密度下的

3、比容為1422F g-1，20Ag-1的放電電流密度下的比容為999F g-1，比容的保持率為70％。在10Ag-1的放電電流密度下經(jīng)過3000次循環(huán)后，容量衰減為15.6％，循環(huán)測試后的SEM表明NiCo2O4納米片的表面變粗糙了，但整體形貌并未發(fā)生顯著變化，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2、通過實驗條件的精心調(diào)節(jié)與控制，成功制備了碳紙負載的NiCo2O4納米線和納米片。實驗發(fā)現(xiàn)，無論采用尿素或六次甲基四胺做沉淀劑，在120℃，

4、反應12h時，當溶劑由水變?yōu)榧状紩r，產(chǎn)物的形貌都由納米線漸變?yōu)榧{米片，即不同溶劑的物理化學性質對產(chǎn)物的最終形貌具有重要的誘導作用。進一步實驗表明，溶劑的這種誘導作用與溶劑的介電常數(shù)具有直接關系，當采用介電常數(shù)較大的水做溶劑時，由于其較大的溶解能力，進而能溶解前驅體形成新的核子，導致隨著時間的延長，納米片漸變?yōu)榧{米線;采用介電常數(shù)較小的甲醇做溶劑時，其較小的溶解能力導致不會形成新的核子，溶解-再結晶機理難以發(fā)生，進而納米片隨著時間的延長能

5、夠穩(wěn)定存在。
　　3、碳紙負載的NiCo2O4納米線和納米片的電化學測試表明:碳紙負載的NiCo2O4納米片具有比納米線更高的比容、更好的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性能。BET、SEM、TEM和EIS等多種表征手段證明產(chǎn)生這種差別的原因可解釋為:(1)納米片具有比納米線更大的比表面積（納米片為231m2g-1，納米線為97m2 g-1），因而納米片能夠提供更多的電活性位點來促進電化學反應，(2)納米片的厚度比納米線的直徑更小，具有更短的傳

6、輸距離，因而納米片更有利于電子、離子的轉移，(3)納米片能夠在兩維方向上釋放電化學過程中產(chǎn)生的應力，因而具有更好的電化學循環(huán)穩(wěn)定性。
　　4、為了進一步提高電極的電化學性能，我們構筑了NiCo2O4@MnO2和NiCo2O4@ppy兩種不同的核-殼結構（需要進一步用XRD、拉曼、元素分析確認）。NiCo2O4@MnO2電化學性能相比單純的NiCo2O4有一定程度的提高，但提高的并不是很明顯。NiCo2O4@ppy的電化學性能測試顯