納米碳材料用作電化學(xué)超級電容器電極材料的研究.pdf

1、本論文以納米碳材料為超級電容器電極基體材料，從碳材料的制備工藝和條件、碳材料的表面改性、碳材料摻雜導(dǎo)電氧化物及電極的制備工藝四個(gè)方向，研究了納米碳材料的制備方法、結(jié)構(gòu)、性能以及應(yīng)用于電容器電極的電化學(xué)性能影響。采用透射電鏡、掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡、X射線衍射、N<,2>吸附等測試手段，對材料表面形貌和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。利用循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗測試研究超級電容器的電化學(xué)性能。 用檸檬酸絡(luò)合法制備出LaNiO<,3>和La<

2、,2>NiO<,4>兩種催化劑前驅(qū)體，以化學(xué)氣相沉積法分別制備碳納米管。TEM結(jié)果顯示：所得的碳納米管的內(nèi)徑分別約為25-30nm和10-15nm?？捉Y(jié)構(gòu)分析知，由La<,2>NiO<,4>催化劑制備的碳納米管的比表面積、總孔容、中孔孔容以及平均孔尺寸都大于由LaNiO<,3>所得的碳納米管。分別作為超級電容器電極材料，發(fā)現(xiàn)在有機(jī)電解液中，這兩種碳納米管的電化學(xué)容量分別為25.0F/g和35.0F/g，且由La<,2>NiO<,4>催化

3、劑制備的碳納米管的等效串聯(lián)電阻要小于LaNiO<,3>制備的碳納米管。 在碳納米管中摻雜從5％到30％比例不等的ZnOw晶須及納米ZnO，分別作為超級電容器電極材料，發(fā)現(xiàn)比電容從11.6F/g最大增加到了23.9F/g，且電容器的可逆性也很好，循環(huán)性能也和摻雜前一樣穩(wěn)定。 采用電紡絲技術(shù)制備碳納米管薄膜電極，制備過程簡單，厚度可以控制，無需加入粘結(jié)劑等。TEM和光學(xué)顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)薄膜電極表面平滑，無凹凸不平現(xiàn)象，沒有裂

4、縫。對比普通涂覆方法制備的薄膜電極，應(yīng)用于電化學(xué)超級電容器后，發(fā)現(xiàn)比電容由25.0F/g增加到了32.0F/g，內(nèi)電阻降低，電化學(xué)性能得到了改善。 在800℃對活性碳纖維進(jìn)行水蒸氣活化處理，活化之后的活性碳纖維的比表面積從316.34m<'2>/g增加到了1809.32m<'2>/g，而孔容從0.169m<'3>/g增加到了0.811cm<'3>/g，而且2.0-50nm的中孔孔容也增加了兩倍多。通過三電極體系測試循環(huán)伏安曲線，