三維MoO2@MoS2-GO及NiO@NiS-GO復合材料的制備及其超級電容性研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能設備，具有快速充放電、使用壽命長、功率密度高等特點，而電極材料是決定超級電容器性能的關鍵因素之一。碳材料由于它的大比表面積及價格低廉的特點成為近年來超級電容材料的研究熱點。碳材料中，三維泡沫石墨烯是一種三維立體構型的、具有大比表面積、低密度、高孔隙率、高電導率的碳材料。過渡金屬氧化物具有多種化合價態(tài)，作為電極材料時，電解液中的離子與金屬氧化物之間發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生法拉第贗電容。本文以三維泡沫石墨烯為骨架，在其

2、表面負載納米金屬氧化物，將三維泡沫石墨烯與金屬氧化物進行復合，得到性能優(yōu)良的超級電容器電極材料。并在此基礎上，通過離子交換法將復合材料中金屬氧化物硫化為金屬硫化物，利用硫化物的穩(wěn)定特性，來提高電極材料在電解液中的循環(huán)穩(wěn)定性能。
　?。?）三維（3D）MoO2@MoS2/GO泡沫的制備及其超級電容性質(zhì)研究。采用水熱法和化學沉積法分別制備3D MoO2/GO復合材料。電化學測試表明，水熱法制備的復合材料有較大的比電容：在電流密度為2

3、A·g-1時，水熱和化學沉積兩種方法制備的復合材料電容值分別為523.8F·g-1和416.8F·g-1。電流密度為5 A·g-1下，水熱法制備的復合材料粒徑均一且分散性好，使得該復合材料在大電流密度為10A·g-1時電容量仍為200.9F·g-1。此外，電流密度為5 A·g-1下循環(huán)充放電1000次，電容量可保持60.3％。充分展示了三維泡沫石墨烯基材料的高容量、高倍率性。針對MoO2在水溶液中循環(huán)穩(wěn)定性不理想這一問題，通過離子交換將

4、表層的MoO2交換生成MoS2來提高電極材料穩(wěn)定性能，結果表明，離子交換后的MoO2@MoS2/GO在經(jīng)過1000次循環(huán)充放電之后，離子電容量的保持率由60.3%提高到81.4%。經(jīng)以上研究表明，MoO2@MoS2/GO復合材料雖然具有電化學性能較為優(yōu)異，但其比電容仍然不高。
　?。?）3D NiO@NiS/GO泡沫的制備及其超級電容性質(zhì)研究。NiO是一種電容量較大的電極材料，因此用水熱和化學沉積兩種方法制備了3D NiO/GO泡

5、沫作為超級電容器電極材料。結果表明，水熱法制備的復合材料的電容值更大：在電流密度為10 A·g-1時，兩種方法制備的電極材料的電容值分別為3186.2F·g-1和2560.7 F·g-1。水熱法制備的復合材料的比表面積更大，有利于增加電極材料與電解液的接觸面。當電流密度為18 A·g-1時，電容量仍達1200.6F·g-1。此外，電流密度為15 A·g-1下充放電1000次，電容量保持率可達52.1%。將NiO離子交換成穩(wěn)定性較高的Ni