碳納米管和金屬氫氧化物用作超級(jí)電容器電極材料的研究.pdf

1、電化學(xué)超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能裝置在航空航天、國(guó)防科技、移動(dòng)通訊、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)等方面有很好的應(yīng)用前景。但超級(jí)電容器由于其自身的一些不足如：能量密度低、材料昂貴、自放電率高等使其商業(yè)化生產(chǎn)受到一定的限制。眾所周知，電極材料是影響超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素，因此對(duì)其進(jìn)行研究有具有重要意義。電極材料主要分為：碳材料、過渡金屬氧化物（氫氧化物）、導(dǎo)電聚合物三大類。其中碳材料和過渡金屬氧化物（氫氧化物）由于取材豐富，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)一直是超級(jí)

2、電容器研究的熱點(diǎn)。目前，研究者主要通過改性和摻雜的方式來提高超級(jí)電容器電極材料的性能。本文以碳納米管和Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2復(fù)合電極材料為研究對(duì)象，分別對(duì)兩種電極材料進(jìn)行了研究。研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)建立了兩種有效提高碳納米管比電容的方法。一方面通過純化改性來提高碳納米管的電容性能。本方法采用 HNO3- H2SO4(1:3,V/V) HNO3 H2O2-濃H2SO4(1:3,V/V)三種不同對(duì)碳納米管進(jìn)行了

3、處理，通過 SEM、FT-IR、CV、GCD、循環(huán)壽命研究了氧化劑對(duì)碳納米管電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：通過濃 HNO3- H2SO4處理的碳納米管比電容得到了較大的提升，由處理前的28 F g-1提高到85 F g-1，并表現(xiàn)出了很好循環(huán)穩(wěn)定性。
　　另一方面是向H2SO4電解液中引入氧化還原活性物質(zhì)對(duì)二苯酚(HQ)，通過對(duì)二苯酚(HQ)/對(duì)二苯醌(Q)活性對(duì)在碳納米管孔隙中發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成的贗電容來提高碳納米管電容性能。本

4、文研究了HQ濃度對(duì)碳納米管比電容的影響，并對(duì)最佳濃度下碳納米管電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：向H2SO4電解液中加入HQ后碳納米管的比電容得到了顯著提高。當(dāng)HQ濃度為0.075 M時(shí)，碳納米管的比電容高達(dá)3199 F g-1，具有很強(qiáng)的贗電容特性。經(jīng)500次循環(huán)后，比電容仍可保持在76％以上。因此使用氧化還原電解液是一種有效提高碳納米管比電容的方法。
　?。?）為了充分發(fā)揮鎳、鈷、錳氫氧化物作為超級(jí)電容器電極材料的優(yōu)點(diǎn)，本文采用

5、共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2復(fù)合電極材料，利用 SEM、BET、XRD對(duì)Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和Ni0.37Co0.63(OH)2的表面形貌進(jìn)行了比較分析，并對(duì)Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的循環(huán)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，由于中錳材料的引入， Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2擁有更多的無定型結(jié)構(gòu)，比表面積增大為268.5 m2 g?1。在掃描速度為1.0 mV s-1下，比電