高性能納米結(jié)構(gòu)化氫氧化物電極材料的制備及性能究.pdf

1、近年來，超級電容器作為一種新型的儲能器件，由于其兼具傳統(tǒng)電容器及二次電池的優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注。超級電容器的性能取決于其核心元件?電極材料，因而納米結(jié)構(gòu)化電極材料研究的快速進展極大的促進了高性能超級電容器的發(fā)展。
　　作為正極材料，過渡金屬氧化物及氫氧化物由于具有較高的理論電化學性能進而成為超級電容器電極材料研究的熱點?；诖苏J識，本文工作以鎳鈷體系材料為對象，旨在材料的納米結(jié)構(gòu)化合成研究，最終獲得高電化學性能的超級電容器電極材料

2、。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）納米結(jié)構(gòu)化CoOOH/ITO薄膜的制備及性能研究：采用化學浴沉淀法，以過硫酸銨為氧化劑，環(huán)氧丙烷為沉淀劑，制備出高電化學性能的納米結(jié)構(gòu)化CoOOH/ITO薄膜材料。通過研究氧化劑與金屬離子的摩爾比對材料電化學性能的影響，確定了最優(yōu)的摩爾比為1.5，所獲得的薄膜材料顯示出高比容量及優(yōu)異的循環(huán)壽命特性。在0.5 mol l-1 KOH水溶液中掃描速度為5 mV s-1的條件下，材料的比容量達到520 F

3、 g-1，而在經(jīng)過2000次充放電循環(huán)后，材料的比容量仍為初始值的98％。
　?。?）Ni-Co雙金屬氫氧化物納米片的制備及性能研究：采用共沉淀的方法，以過硫酸銨為氧化劑以環(huán)氧丙烷為沉淀劑，制備出高電化學性能 Ni-Co雙金屬氫氧化物納米片。通過探究 Ni-Co離子摩爾比對材料電化學性能影響，并確定最優(yōu)比例為9:1。在最優(yōu)Ni-Co離子摩爾比下我們通過過硫酸銨對材料進行氧化發(fā)現(xiàn)，材料的電化學性能大大提高。研究顯示，過硫酸銨的氧化降

4、低了氫氧化物的氧化電位，進而減少了其過充或過放對電極材料的影響使得其電化學性能提高。通過對過硫酸銨氧化的Ni0.9Co0.1LDHs測試顯示，當電流密度為35.7 A g-1時，比容量仍能保持1587Fg-1。
　?。?）Al3+摻雜α-Ni(OH)2納米花的制備及性能研究：采用水熱法，以尿素為沉淀劑制備直接沉積到泡沫鎳上的Al3+摻雜α-Ni(OH)2納米花狀材料并對其進行電化學性能測試。研究了水熱溫度和Al3+的摻雜量對材料的

5、贗電容性能的影響。研究顯示，由于Al3+摻雜到氫氧化鎳晶格內(nèi)提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性，本實驗中鋁離子含量為9.8%時，材料經(jīng)過2000次的充放電循環(huán)后其比容量仍為初始值的81%。并且直接沉積到泡沫鎳上的形成的獨立、片狀的形貌使得材料的比表面積大大提高，直接提高了電極材料的電容性質(zhì)。當在3 mol l-1 KOH水溶液中掃描速度為5 mV s-1的條件下，材料的比容量達到3637 Fg-1，當充放電電流密度達32 A g-1時比容量仍達11

6、42 F g-1。
　?。?）單層片β-Ni(OH)2納米片的制備及性能研究：在本實驗中，我們采用水浴條件下以環(huán)氧丙烷為沉淀劑，以十二烷基硫酸鈉為結(jié)構(gòu)導向劑，成功制備出單層片β-Ni(OH)2。表征結(jié)果顯示，單層片的形成與十二烷基硫酸鈉的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。通過XRD顯示十二烷基硫酸鈉插層的Ni(OH)2納米片具有松散的有缺陷的層間堆積。FTIR譜圖中游離羥基的消失表明了十二烷基硫酸鈉的插層導致了β-Ni(OH)2層狀結(jié)構(gòu)的剝層。TEM