鎳基超級電容器電極材料的控制合成及其電容性質(zhì)

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1、分類與學(xué)號瞧＂０ＵＤＣ級？義違祿Ｈ叫ＩｆｅＹＡＮＧＺＨＯＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ博去學(xué)侄冷文線基超級電容器電極材料的控制合成及其電容性質(zhì)李中春占沁Ｊ■Ｉ江蘇揚(yáng)州指哥教川姓名；郭榮教授，揚(yáng)州大學(xué)，，２２５００９申請學(xué)位級別：憐去學(xué)科專業(yè)名稱：物理化學(xué)論文提義日期：２０１５年４月論文答辯日期：２０１５年５月，學(xué)位授了單化揚(yáng)州大學(xué)學(xué)位授予□期；２０１５年６月笞囊條ＭｂｍＢＩ２０１５年６月議李中春錯基超級電容器電極妨料的控制合成及其電容性質(zhì)Ｉ中文摘要一超級電容器作為類新興能量存儲器件，由于功率密度高

2、、充放電速率快、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、效率高等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電極材料對超級電容器的性能起著重要作用。過渡金屬氨氧化物和硫化物具有優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)且價格低廉、環(huán)境友好，近年來它們作為潛在的超級電容器電極材料引起科技工作者的廣泛＇－Ｎ關(guān)注。本文Ｗ鑲基氨氧化物和硫化物（ａｉ（０Ｈ）２、佩Ｓ６、ＮｉＣ〇２Ｓ４）為研巧對象，較系統(tǒng)的研巧了合成條件、結(jié)構(gòu)修飾和材料復(fù)合對電極材料電化學(xué)性能的影響。具體的工作主要包含Ｗ下五個方面：－Ｎ１．硫酸根與硫離子之間簡單的離子交換反應(yīng)為基礎(chǔ)，用ａｉ０Ｈ納米線與硫化（）２－Ｎｉ０Ｈ。用ＸＲＤ、、ＨＲＴＥＭ

3、、ＡＦＭ、、ＸＰ、鋼反應(yīng)合成多孔穴ａ納米線ＳＴＥＭＳＡＥＤＳ（）２－ａｎ－ＥＤＳｍｐｐｉｇ和化吸附脫附等溫線對多孔穴ａＮｉ０。實(shí)驗結(jié)果表（巧２納米線進(jìn)行了表征－明，硫離子部分取代了ａＮｉ０Ｈ納米線中的硫酸根離子，由于空間體積效應(yīng)產(chǎn)生了納（）２－米孔穴，ａ０Ｈ；隨著硫化鋼溶液濃度的増加Ｎｉ（納米線表面的孔穴數(shù)量和孔穴直徑増）２一力口。用循環(huán)伏安法－Ｎ、恒電流充放電和交流阻抗進(jìn)步研巧了多孔穴ａｉ（０Ｈ）２納米線的電化學(xué)電容巧質(zhì)－Ｎ。電化學(xué)實(shí)驗結(jié)果表明，隨著孔徑的增加，多孔穴ａｉ（０Ｈ）２納米線的比電容增加－Ｎ。ａｉ（０Ｈ）２納米線的多孔穴結(jié)構(gòu)有利于電子和離子的傳輸

4、，有利于電解質(zhì)的存儲，有利于緩解充放電過程中電極的體積變化，因而表現(xiàn)出較大的質(zhì)量比電容、優(yōu)異的速率容量和循環(huán)穩(wěn)定性。２－Ｎ．利用氧化石墨締的不同還原程度，在其表面原位控制生長ａｉ０Ｈ納米線和（）２ｏ－－－ｃＮｉ（ＯＨ納米粒子，得到ａＮｉ０ＨＮＷｓ／ＲＧＯ復(fù)合材料和ａＮｉ０ＨＮＰｓ／ＲＧＯ材）２（）２（）２復(fù)合－料。用ＸＲＤ、ＴＥＭ、Ｈ民ＴＥＭ、ＳＡＥＤ、ＸＰＳ、ＥＤＳｍａｐｐｉｎｇ、民ａｍａｎ光譜和化吸附脫－Ｎ－附等溫線對ａｉＯＨＮＷｓ／ＲＧＯ復(fù)合材料和ａＮｉＯＨＮＰｓ／ＲＧＯ復(fù)合材料進(jìn)行了表征。（）２（）２－ＮａｉＯＨ形貌的不同主要是因為氧

5、化石墨痛比還原氧化石墨婦具有更高的親水性，還（）２２原氧化石墨賭中ｓｐ雜化碳原子的濃度高于氧化石墨締。循環(huán)伏安、恒電流充放電和交－Ｎ流阻抗實(shí)驗結(jié)果表明，ａｉＯＨＮＰｓ／ＲＧＯ復(fù)合（）２材料的比容量、速率容量和循環(huán)穩(wěn)定性－－ＮＷＧＯＮＮｉＯＨｓ／ＲｉＯＨＮＰｓ／ＲＧＯ復(fù)合材料具有遠(yuǎn)高于ａ（）２復(fù)合材料。這主要是因為ａ（）２２－Ｎ較高的比表面積、較低的電阻Ｗ及較離的ｓｐ碳原子含量。ａｉ（０Ｈ）２ＮＰｓ／ＲＧ０復(fù)合材料是一種性能優(yōu)異的超級電容器電極材料。３．在無模板和表面活性劑的條件下，用六水合氯化攘和硫代乙醇酸鋼為起始原料，通過簡單的水熱路徑－，借助氣泡模板

6、熟化過程合成了ＮｂＳｅ介孔空也球。用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＨＲＴＥＭ、ＳＡＥＤ、ＥＤＳｍａｎ－Ｎｐｐｉｇ和Ｎ２吸附脫附等溫線對ｂＳｅ介孔空也球進(jìn)行了表征。２揚(yáng)州大學(xué)博壬學(xué)位論文實(shí)驗結(jié)果表明，產(chǎn)物的組成和形貌主要取決于反應(yīng)物的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等實(shí)驗條件。ＮｉｖＳｅ介孔空也球的殼層是由ＮｂＳｅ納米粒子堆棚而成的介孔層。循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗實(shí)驗結(jié)果表明、，ＮｂＳｓ介孔空也球獨(dú)特的空屯介祀結(jié)構(gòu)有利于離子和電子的傳輸，縮短了電解質(zhì)的擴(kuò)散程，使得ＮｂＳｓ介孔空也球電極表現(xiàn)出超高的質(zhì)量比電容和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，Ｎ。在２ｍＶ／ｓ的掃描速率下；７Ｓ６介

7、孔空也球的質(zhì)量比電容為２３２９，．５Ｆ／在ｌＡ／電流密度下ＮｂＳ介孔空也球的質(zhì)量比電容為２２８３．２Ｆ／在ｇ；ｇｓｇ；５０Ｖ，，２９１ｍ／ｓ的掃描速率下經(jīng)１０００次連續(xù)循環(huán)掃描后電極的容量損失率僅為．％；在Ａ、／，５０／，ｇ電流密度下超級電容器的最大能量密度為．７Ｗｈｋｇ因此，ＮｂＳｓ介孔空也球是一種性能優(yōu)異的超級電容器電極材料。４ＳＨＯＣｏＣ‘’ｌ．在０／Ｗ界面（Ｃ２／２界面），用２６Ｈ２〇和ＮｉＣｌ２