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1、過(guò)渡金屬氧化物基電極材料的制備及其電容性能研究PreparationandCapacitivePropertiesoftheTransitionMetalOxideBasedElectrodeMaterials一級(jí)學(xué)科：化學(xué)學(xué)科專業(yè)：無(wú)機(jī)化學(xué)作者姓名：徐曉陽(yáng)指導(dǎo)教師：高建平教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一七年五月萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了
2、明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要超級(jí)電容器作為一種高效清潔的儲(chǔ)能設(shè)備，其性能主要決定于電極材料。過(guò)渡金屬氧化物由于其良好的電容性能在超級(jí)電容器電極材料領(lǐng)域備受關(guān)注。目前雖然已經(jīng)報(bào)道了一些過(guò)渡金屬氧化物
3、用于超級(jí)電容器的電極材料，但是它們各自存在一些缺點(diǎn)，所以開(kāi)發(fā)新的具有電容性能的金屬氧化物電極材料是非常必要的。本論文首次報(bào)道了鉻氧化物和四硫鉬酸鹽這兩類超級(jí)電容器電極材料，為今后超級(jí)電容器電極材料的選擇提供了更加廣闊的空間。然而，過(guò)渡金屬氧化物的導(dǎo)電性一般較低，電解質(zhì)離子向電極的擴(kuò)散距離較短，導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性偏低而且實(shí)際比電容值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。針對(duì)這些問(wèn)題，本論文研究了雙金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氧化物/載體以及具有特殊形貌金屬氧化物的電容性能。（1）與鉻單金屬氧化物Cr2O3（130F/g（1A/g），90%）相比，鉻雙金屬氧化物NiCr2O4和CoCr2O4的比電容值可分別提高至3
4、29F/g（1.2A/g）和233F/g（1A/g），而且在100mV/s充放電循環(huán)1000次電容保留率分別達(dá)到90%和99%。（2）采用簡(jiǎn)單的化學(xué)沉淀法制備的CoMoS4在電流密度為1A/g時(shí)比電容值高達(dá)661F/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報(bào)道的CoMoO4。（3）以還原氧化石墨烯（RGO）為載體制備了In2O3/RGO和MnMoO4/RGO兩種復(fù)合材料，它們比其對(duì)應(yīng)的單組份不論是比電容值還是循環(huán)穩(wěn)定性均有大幅度提高。以NiWO4片為載體負(fù)載CoWO4納米顆粒得到的CoWO4/NiWO4復(fù)合材料，具有較高的比電容值（668F/g（1.2A/g））和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。（4）制備了類蒲公英狀NiCo2O
5、4/氮摻雜碳/泡沫鎳和類花狀NiCoO2/泡沫鎳兩種自支撐電極，它們可以直接用于超級(jí)電容器電極，比電容值分別高達(dá)864F/g（1A/g）和756F/g（0.75A/g）。此外，我們分別將制備的CoMoS4和類花狀NiCoO2/泡沫鎳用作正極、水合肼還原的RGO（h-RGO）作負(fù)極組裝了CoMoS4//h-RGO和NiCoO2/泡沫鎳//h-RGO兩種混合超級(jí)電容器，它們的能量密度分別可達(dá)到27.2Wh/kg和25.7Wh/kg。我們還將生物廢棄物核桃殼產(chǎn)生的活性碳材料組裝成了全固體超級(jí)電容器，它也表現(xiàn)出良好的電容性能。關(guān)鍵詞：超級(jí)電容器，金屬氧化物，載體，金屬硫化物，形貌I萬(wàn)方數(shù)據(jù)ABSTR
6、ACTSupercapacitorisanefficientandcleanenergystoragedevice,anditspropertiesgreatlydependontheinherentfeaturesofelectrodematerials.Transitionmetaloxidesattractmuchattentiontobeusedinsupercapacitorelectrodematerials,owingtothegoodsupercapacitiveperformances.Recently,sometransitionmetaloxideshavebeenre
7、portedtobeusedaselectrodematerialsofsupercapacitors,buttheyalsohavesomedefects.Therefore,itisverynecessarytodevelopsomeothermetaloxidestoserveaselectrodematerials.Inthispaper,itisfirsttimetoinvestigatethesu
