金屬氧化物包覆納米碳纖維的電化學(xué)制備及超級電容性能.pdf

1、作為一種新型儲能裝置,超級電容器在生產(chǎn)成本、循環(huán)壽命、功率密度以及環(huán)境友好等方面都有著很大的優(yōu)越性。超級電容器是介于傳統(tǒng)物理電容器和化學(xué)電池之間的一種儲能器件,不僅容量比常規(guī)電容大幾百倍甚至上千倍,而且功率密度比電池高上百倍,具有優(yōu)良的脈沖式充放電性能以及大容量儲能性能。電極材料是組成超級電容器的核心材料,對超級電容器的綜合性能起到?jīng)Q定作用。廉價金屬氧化物因其高比電容、成本低廉、制備工藝簡單等優(yōu)點,受到人們的重視,具有良好的發(fā)展前景。本

2、論文對超級電容器及其電極材料的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,利用靜電紡絲及電化學(xué)沉積方法制備了Ni、Co、Mn等廉價金屬的氧化物和氫氧化物包覆的納米碳纖維,研究了其超級電容性能。主要研究內(nèi)容包括：
　?、挪捎渺o電紡絲方法制備了前驅(qū)體聚丙烯腈(PAN)納米纖維,經(jīng)預(yù)氧化和碳化得到納米碳纖維。在掃描電子顯微鏡下觀察所制備的PAN納米纖維直徑在100nm左右,經(jīng)預(yù)氧化和碳化處理后,所得到的納米碳纖維直徑介于50到70nm之間,表面形貌均勻。

3、
　　⑵利用脈沖電化學(xué)沉積法在制備的納米碳纖維表面分別包覆Ni(OH)2、Co(OH)2和MnO2。通過對Ni(OH)2和 Co(OH)2熱處理獲得了NiO和Co3O4包覆層。用 SEM、Raman、XRD、FT-IR等方法表征其微觀形貌及成分結(jié)構(gòu),結(jié)果表明通過電化學(xué)沉積在納米碳纖維表面所得到的沉積物分別是納米纖維狀MnO2、納米片狀α-Ni(OH)2和納米片狀α-Co(OH)2,熱處理后α-Ni(OH)2和α-Co(OH)2分解

4、為NiO和Co3O4。
　?、窃?mol/L KOH電解液中測試樣品的循環(huán)伏安、恒電流充放電及交流阻抗特性,所有氧化物及氫氧化物包覆都表現(xiàn)出明顯的贗電容特征。在1A/g電流密度下充放電,Ni(OH)2和Co(OH)2包覆的納米碳纖維最高比電容可達(dá)819F/g和375F/g,而氧化物MnO2、NiO和Co3O4包覆的納米碳纖維在1A/g的最高比電容分別為391F/g、439F/g、528F/g。
　?、韧ㄟ^改變沉積時間制備了不