金屬鉬基化合物電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、金屬鉬基化合物因獨特的電子導(dǎo)電性、多個可用的氧化態(tài)以及由較弱的范德華力耦合特殊的幾何結(jié)構(gòu)等特點。基于以上優(yōu)點，使得金屬鉬基化合物成為超級電容器的的理想電極材料。本文針對金屬鉬基化合物，利用不同制備方法，成功合成出花狀MoO2/MoS2復(fù)合電極材料。在此基礎(chǔ)上，利用第三主族元素電負(fù)性的不同，進(jìn)而制備并研究MoSe2電極材料。此外，在正四價鉬化合物的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索正六價鉬化合物的電化學(xué)性能，成功制備出取向不同的MoO3電極材料。利用

2、XRD、SEM、TEM、BET和Mapping等測試技術(shù)對所制備的材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，同時用循環(huán)伏安（CV）、恒電流充放電（PT）和電化學(xué)阻抗（EIS）等技術(shù)測試其電化學(xué)性能，并針對其電化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系展開研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以鉬酸銨、九水硫化鈉、硼氫化鈉為原料，通過控制九水硫化鈉的質(zhì)量，采用簡單水熱法制備 MoO2/MoS2電極材料。通過對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，當(dāng)九水硫化鈉質(zhì)量為0.75 g時所得到的M

3、oO2/MoS2樣品具有特殊的花狀微球結(jié)構(gòu)，這種特殊納米微球結(jié)構(gòu)有利于電解液離子的擴(kuò)散。由于具有較好的導(dǎo)電性，特殊的花狀結(jié)構(gòu)以及 MoO2和MoS2之間儲能機制的協(xié)同效應(yīng)，所制備的MoO2/MoS2電極材料具有良好的電化學(xué)性能，在5 mV s-1掃描速率下，MoO2/MoS2的比容量可以達(dá)到433.3 F g-1；在經(jīng)過5000次循環(huán)后，比容量保持率為84.41%，相比純的MoO2（循環(huán)2000圈保持33.33%）和MoS2（循環(huán)200

4、0圈保持58.33%）具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。⑵以鉬酸銨、硒粉、硼氫化鈉為原料，采用簡單水熱法和后續(xù)的熱處理工藝，成功合成了MoSe2樣品，研究MoSe2樣品的電化學(xué)性能。此外，還探究了Mo元素與處于同主族的O、S、Se化合而成的MoO2、MoS2及MoSe2三中電極材料之間的電化學(xué)性能差異，進(jìn)一步研究同主族不同電負(fù)性的非金屬元素對于鉬基化合物電極材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示所制備的MoSe2具有獨特的雞冠花狀結(jié)構(gòu)和較高的電導(dǎo)性。電化學(xué)

5、結(jié)果顯示其倍率性能較MoO2和MoS2電極材料優(yōu)異，在5 A g-1電流密度下，倍率性能可達(dá)75.6%。此外，為了探究MoSe2的器件特性，用所制備的MoSe2作為負(fù)極，自制活性炭（SHAC）作為負(fù)極，組裝了MoSe2//SHAC非對稱電容器。MoSe2//SHAC電容器在0～1.9 V的工作窗口下，電流密度為1 A g-1時，比容量可達(dá)62.08 A g-1。同時，能量密度可達(dá)31.1 Wh kg-1，在1 A g-1電流密度下進(jìn)行循

6、環(huán)穩(wěn)定性測試，循環(huán)6000圈容量依舊可以保持初始容量的94%,僅僅衰減了6%。⑶以鉬酸鈉為原料，去離子水為溶劑，利用硝酸調(diào)控pH并采用簡單化學(xué)沉淀法制備不同取向的MoO3,電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)當(dāng)硝酸濃度為5.2 mol L-1時，MoO3在（040）晶面擇優(yōu)生長。同時，在該條件下的MoO3電極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，電流密度為1Ag-1時容量可達(dá)531.85Fg-1，循環(huán)3500圈后保持初始容量的96%。在此基礎(chǔ)上，用MoO3做為負(fù)極，用分