過渡金屬氧化物電極材料的制備及其超級電容性能的研究.pdf

1、超級電容器是性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種新型儲能裝置，電極材料是超級電容器研究的核心組成部分。Co、Ni等過渡金屬氧化物由于具有較高的比電容和能量密度且價格低廉、容易制備，近年來已成為超級電容器電極材料的研究熱點。在實際應用中，Co、Ni等過渡金屬氧化物的微納米結構如晶粒大小、晶體形貌是影響和決定其電化學性能的關鍵參數(shù)。本論文采用液相沉淀法分別制備了Co3O4和Co3O4-NiO復合氧化物納米材料，利用相關的分析測試手段對材料的晶

2、型結構、形貌等進行了表征，對Co、Ni等過渡金屬氧化物構成的電極材料進行了循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學性能測試，此外，對Co2+摻雜聚苯胺復合薄膜的耐腐蝕性能進行了初步研究。主要研究內容如下:
　　(1)采用簡單的液相沉淀法制備前驅體，經(jīng)煅燒得到無定形具有疏松片狀結構的納米Co3O4電極材料。研究了晶型導向劑、反應時間及反應溫度等因素對Co3O4電極材料的電化學性能的影響。結果表明，以[Na2(PO3)]6為晶型導向劑制

3、備的Co3O4納米材料，在電流密度為5mA·cm-2下放電比電容為851.67F·g-1，在常溫下經(jīng)過250次循環(huán)充放電后的比電容衰減率為10.05％，表現(xiàn)出良好的電化學穩(wěn)定特性。
　　(2)以鈷鹽與鎳鹽為原料，用水-乙醇混合溶液作為反應溶劑，采用液相沉淀法一步合成復合氧化物前驅體，經(jīng)焙燒后得到Co3O4-NiO納米復合氧化物?？疾炝蒜捙c鎳的摩爾比、溶劑體積比、前驅體熱處理溫度以及表面活性劑等因素對復合氧化物電極材料微觀形貌和比電

4、容的影響。結果表明，當鈷與鎳的摩爾比為(1∶1)，水與乙醇體積比為(1∶2)時，在電流密度為2mA·cm-2下的恒流充放電測試，得到復合物電極材料的比電容為1832F·g-1，并且常溫下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電之后其比電容衰減率僅為1.863％，Co3O4-NiO復合氧化物表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)以Co2+作為摻雜劑，電化學合成Co2+摻雜聚苯胺(PANI/Co2+)復合薄膜，利用FT-IR、XRD等