水滑石及其復(fù)合物的合成與電容器性能研究.pdf

1、水滑石作為一類新型基礎(chǔ)功能材料，其獨特的物理化學(xué)特性引起了人們的廣泛關(guān)注。目前對其在電容器方面的研究主要集中于以片狀水滑石為電極材料，通過涂覆或電沉積的方式獲得單電極。因此探究簡單的電極制備方法，合成多形貌及摻雜態(tài)的水滑石，提高水滑石作為電極材料的電容器性能等課題更具有現(xiàn)實意義。本文針對目前水滑石電極材料的研究現(xiàn)狀，探究了原位法制備水滑石修飾電極；采用水熱/溶劑熱法構(gòu)筑特殊形貌的水滑石；基于水滑石前驅(qū)體，設(shè)計金屬摻雜和碳載水滑石電極材料

2、，用于提高水滑石材料的電容性能等。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴利用泡沫鎳基體具有發(fā)達的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用原位生長的方法，將活性物質(zhì)鎳鋁水滑石均勻地分散到泡沫鎳基體表面，提高修飾電極在電解液中的電容性能。
　　 ⑵采用乙醇/水溶劑熱法，在不同乙醇和水的比例條件下合成出結(jié)晶度較好的鎳鋁水滑石產(chǎn)物。隨著溶液中乙醇含量的逐漸增加，鎳鋁水滑石的形貌由六邊形片狀結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫椎幕罱Y(jié)構(gòu)。具有較高比表面積的多孔結(jié)構(gòu)水滑石在大電流密

3、度下(12 A·g-1)表現(xiàn)了較高的比容量(477 F·g-1)和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。實驗結(jié)果說明乙醇作為一種表面活性助劑在控制產(chǎn)物形貌、比表面積等方面中發(fā)揮著重要作用。
　　 ⑶采用乙醇/水溶劑熱法合成出了結(jié)晶度較高的鋰鋁水滑石，探究了金屬離子比例、乙醇濃度、煅燒溫度對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著乙醇含量的改變，鋰鋁水滑石表現(xiàn)出不同的形貌，在6.6 A·g-1的電流密度下，鋰鋁水滑石單電極表現(xiàn)出887 F·g-1的放電比

4、容量和相對優(yōu)異的循環(huán)性能。
　　 ⑷通過同晶取代的方式將鋰、鈷金屬元素?fù)诫s到鎳鋁水滑石中，獲得了不同金屬摻雜的鎳鋁基水滑石，考察了不同摻雜元素、摻雜量對水滑石晶體結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)摻雜的鎳鋁基水滑石均結(jié)晶度較好，粒徑分布均勻且尺寸較小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(33％)的鈷摻雜水滑石電極具有更好的電化學(xué)活性。
　　 ⑸采用一步法，在不同的水/乙醇溶劑熱環(huán)境下，制備了鎳鋁水滑石/碳復(fù)合物，考察了尿素和葡萄糖作為沉淀劑對產(chǎn)