三維多孔氧化鐵、硫化鎳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能表征.pdf

1、隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的快速進步，傳統(tǒng)電容器和二次電池的發(fā)展已經(jīng)不能夠完全滿足人們在各種場合下對能量儲存與轉(zhuǎn)換設(shè)備的需求。超級電容器，一種介于兩者之間的新型能量轉(zhuǎn)換裝置，因具有快速充放電、功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好等突出優(yōu)點，引起了廣大科研工作者的關(guān)注。電極材料作為超級電容器裝置的重要組成之一，電極材料的多樣性選擇使得表現(xiàn)出不同的超級電容器的性能，也因此為廣大科研工作者的研究帶來了許多挑戰(zhàn)。其中，過渡金屬化合物自身因具有多種可變價態(tài)

2、，儲量豐富，理論容量高及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點，被認(rèn)為是超級電容器中可選的最佳電極材料。目前，過渡金屬化合物的自身電子傳導(dǎo)率低，自身導(dǎo)電性差而不能完全發(fā)揮自身性能。所以，目前常見的方案是通過提高電極材料的導(dǎo)電性和新型復(fù)合材料的制備來改善電極材料在超級電容器中的應(yīng)用。我們以這兩點為出發(fā)點，選取商業(yè)化的三聚氰胺碳泡沫和三維網(wǎng)狀金屬泡沫鎳作為電極材料的導(dǎo)電載體來提高其導(dǎo)電性，并通過形貌可控設(shè)計及離子置換方法實現(xiàn)金屬復(fù)合復(fù)合材料的制備來提高材料的性能

3、，具體工作如下：
　　（1）通過簡單的一步溶劑熱法合成出Fe3O4納米球，并以碳化過的商業(yè)化三聚氰胺碳泡沫作為導(dǎo)電載體，F(xiàn)e3O4均勻的沉積到碳泡沫的三維多孔骨架表面，形成Fe3O4/CF復(fù)合材料。電化學(xué)測試表明，當(dāng)電流密度為1 A g-1時，比容量可從55.66 F g-1提升到130.59 F g-1，兼具良好的循環(huán)穩(wěn)定性。本工作選用廉價的碳泡沫作為導(dǎo)電載體來提升材料的性能，為氧化鐵的商業(yè)化研究提供了一種可能。
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4、）以泡沫鎳作為導(dǎo)電基底和鎳源，通過原位合成方法合成具有鳥巢狀結(jié)構(gòu)的一維納米線（直徑為80 nm）Ni3S2的可控設(shè)計。為了提高 Ni3S2的電化學(xué)性質(zhì)，我們引入了導(dǎo)電性更好的過渡金屬離子鈷作為有益離子與Ni3S2進行離子置換，通過控制反應(yīng)時間實現(xiàn)了鎳鈷元素之間的可控轉(zhuǎn)變和形貌結(jié)構(gòu)遺傳。制備的多元材料進行兩電極器件性能測試結(jié)果表明，制備的Ni@Ni1.4Co1.6S2的倍率性能和比容量都有了很大的提升。本部分工作為材料改性及復(fù)合材料制備提

5、供了很有價值的參考。同時，通過金屬基底原位生長的電極材料表現(xiàn)出了很好的柔韌性，為柔性器件的研究也提供了可行的方案。
　?。?）以泡沫鎳為導(dǎo)電基底和鎳源，原位生長法和部分離子置換方法制備了具有分等級結(jié)構(gòu)的薰衣草狀Ni@Ni3S2/Co9S8/NiSe。首先，制備出具有分等級結(jié)構(gòu)的Ni@Ni3S2。其次，為了提高材料的性能，以硒離子和鈷離子作為有益的陰離子和陽離子來進行部分離子置換反應(yīng)，實現(xiàn)了Ni3S2的薰衣草狀分等級結(jié)構(gòu)的保持。通過