金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)的合成及其超電容性能的研究

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1、學校代號10532學號B1211S011分類號密級博士學位論文金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)的合成及其超電容性能的研究學位申請人姓名郭迪培養(yǎng)單位化學化工學院導師姓名及職稱王太宏教授學科專業(yè)化學工程與技術(shù)研究方向納米材料制備與應(yīng)用論文提交日期2015年4月28日學校代號：10532學號：B1211S011密級：湖南大學博士學位論文金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)的合成及其超電容性能的研究學位申請人姓名：郭迪導師姓名及職稱：王太宏教授培養(yǎng)單位：化學化工學院專業(yè)名稱：化學工程與技術(shù)論文提交日期：2015年4月28日論文答辯日期：2015年5月28日答辯委員會主席：胡家文教授TheResearchonth

2、eSynthesisofMetalOxideNanoarrayStructureandTheirPseudocapacitvePerformancebyGUODiB.S.(HunanUniversity)2010AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinChemicalEngineeringandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGT

3、aihongMay,2015湖南大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加示注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名日期；年／月／日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學可將本學位論文的全部

4、或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。２、不保密囚。請在上相應(yīng)方框內(nèi)巧（作者簽名日期：年／月／日導師＾名日＾ｇ／０Ｉ金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)的合成及其超電容性能的研究摘要隨著日益增長的移動電子設(shè)備對能源的需求，作為電化學儲能元件，超級電容器因其快速充放電，高功率密度，長循環(huán)壽命和較低的成本，受到了廣泛的關(guān)注。然而較低的能量密度限制了超級電容器在許多重要領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服這一缺陷，研究者致力于提升超級電容器的能量密度，使其達到電池的水

5、平。一種行之有效的方法是在導電基底上生長金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)，直接作為無粘結(jié)劑的集成化電極。這樣的設(shè)計在提高比容量，改善循環(huán)性能以及獲得良好的倍率性能方面，具有突出的優(yōu)勢。因為陣列電極具有較為獨特的幾何結(jié)構(gòu)特點。較高的比表面積提供了更多的活性位點，與基底材料保持緊密接觸的納米陣列可為電子的快速傳遞提供有效的通道，陣列單元之間的空隙有利于電解液離子擴散進入電極內(nèi)部，復合核殼陣列可以發(fā)揮不同組分之間的協(xié)同作用。本文的研究目標在于采用簡單環(huán)保的水熱法合理設(shè)計不同種類的金屬氧化物納米陣列結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)地研究陣列的生長過程以及不同陣列結(jié)構(gòu)對性能的影響。研究它們在超級電容器應(yīng)用方面的性能優(yōu)勢

6、。研究內(nèi)容主要包括以下幾點：（1）在本章，我們報道了一種簡單的無模板水熱法在泡沫鎳基底上大面積合成CoMoO4納米片陣列，CoMoO4納米片陣列的形貌通過掃描電鏡和透射電鏡來表征，納米片的晶相結(jié)構(gòu)通過XRD測試確定。通過一系列改變反應(yīng)時間的實驗，研究CoMoO4納米片陣列的生長過程，推測其形成機理。將CoMoO4納米片陣列直接作為無粘結(jié)劑電極應(yīng)用于超電容的性能測試，CoMoO4納米片陣列表現(xiàn)出非-2-2常好的電容特性。在4mAcm電流密度下，納米片陣列的比容量高達1.26Fcm。-2在12mAcm電流密度下，4000次循環(huán)保持率為79.5%，其性能遠優(yōu)于CoMoO4粉體材料。這主

7、要歸因于CoMoO4完全可逆的電化學屬性和納米片陣列低電阻多通道的結(jié)構(gòu)特點。（2）一種簡單可行的無模板水熱法用于在泡沫鎳基底上合成NiMoO4納米線陣列，并構(gòu)建高性能超級電容器。所制備的NiMoO4納米線陣列在大電流密度（112-2-1-2-1mAcm即74.7Ag）下，表現(xiàn)出很高的比容量（1.96Fcm即1308Fg），并且具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。這樣突出的電容性能是因為一維納米線陣列的電極結(jié)構(gòu)，以及雙金屬氧化物中Ni與Mo兩種元素的協(xié)同作用。我們的工作證實了合理設(shè)計新