鎳鈷基雙金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其贗電容性能研究.pdf

1、近年來，超級電容器由于具有功率密度大，循環(huán)性能優(yōu)異，快速充放電等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注。雙金屬氧化物價格低廉，環(huán)境友好，電化學(xué)活性高和理論比電容大，被認(rèn)為是最有潛力的超級電容器電極材料之一。本論文以鎳、鈷基雙金屬氧化物為研究對象，通過水熱法、溶劑熱法和化學(xué)浴沉積等方法，制備了一系列基于雙金屬氧化物的復(fù)合材料和納米陣列結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)地對制備材料的微觀結(jié)構(gòu)和電容性能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　以草酸做為沉淀劑，采用共沉淀法和低

2、溫?zé)崽幚?，制備了介孔的鈷酸鎳，并對其電容性能進(jìn)行研究。鎳鈷草酸鹽前驅(qū)體在350℃分解完全，得到了介孔結(jié)構(gòu)的鈷酸鎳，其比表面積為178.8m2/g。在1M KOH溶液中，當(dāng)電流密度為0.6A/g時，鈷酸鎳電極的比電容為980.6F/g。鈷酸鎳具有比氧化鎳和四氧化三鈷更高的贗電容性能，這主要歸因于復(fù)合組分之間的相互摻雜改善電極材料的電導(dǎo)率和增加電極材料的潛在氧化還原反應(yīng)，提高了電極材料的電化學(xué)活性。
　　采用溶劑熱法和低溫?zé)崽幚?，以?/p>

3、丙醇作為溶劑，制備了CNTs@MnCo2O4核殼納米復(fù)合物，并對其微觀結(jié)構(gòu)和電容性能進(jìn)行研究。通過控制溶劑熱反應(yīng)時間，對CNTs@MnCo2O4納米復(fù)合物的形成機(jī)理進(jìn)行探討。電化學(xué)測試表明，在1M KOH溶液中，當(dāng)電流密度為1A/g時，CNTs@MnCo2O4電極的比電容為1258.5F/g，在經(jīng)過3000個連續(xù)充放電循環(huán)后，比電容保持率91.5％，優(yōu)異的電容性能來自于復(fù)合材料的高比表面積，以及碳納米管和鈷酸錳納米片的協(xié)同促進(jìn)作用。

4、r>　　通過簡單的水熱法，在泡沫鎳基體上直接制備了NiCo2O4納米線和納米片陣列，納米線為尖錐形結(jié)構(gòu)，納米片交錯生長，納米線和納米片表面有很多孔洞。電化學(xué)測試結(jié)果表明，NiCo2O4納米線的電容性能優(yōu)于NiCo2O4納米片。然后，以NiCo2O4納米線陣列為骨架，利用化學(xué)浴沉積法，制備了NiCo2O4@NiO，NiCo2O4@Co3O4和NiCo2O4@NiCo2O4核殼納米線陣列，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并系統(tǒng)研究了他們的電容性能。NiC

5、o2O4@NiCo2O4電極具有最佳的電容性能，在1M KOH溶液中，當(dāng)電流密度為1A/g時，NiCo2O4@NiCo2O4電極的比電容為1480.5F/g，在經(jīng)過3000個連續(xù)充放電循環(huán)后，比電容保持率90.6%。類似的， 采用化學(xué)浴沉積法，在泡沫鎳基體上制備了鎳鈷錳三元氧化物納米片，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，研究了其電容性能，并將鎳鈷錳氧化物電極與活性炭(AC)電極組裝成非對稱型超級電容器，當(dāng)功率密度為320W/kg時，能量密度

6、最高可達(dá)36.4Wh/kg。
　　采用簡單的一步水熱法，在泡沫鎳基體上直接制備了NiMoO4納米線，CoMoO4，NiWO4和CoWO4納米片的納米陣列，由于電活性物質(zhì)直接生長在導(dǎo)電基體上，沒有添加其他導(dǎo)電劑和膠粘劑等，電極材料與電解液能充分接觸，活性物質(zhì)利用更充分。電化學(xué)測試表明，鉬酸鎳和鎢酸鎳的比電容更高，但是倍率性能不如鉬酸鈷和鎢酸鈷。將CoWO4電極和活性炭電極組裝成了非對稱型超級電容器，在功率密度為365W/kg時，能量