NiO-TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控構(gòu)筑及其電容性能研究.pdf

1、超級電容器具有高能量密度、充放電效率高、大功率、長的循環(huán)壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于電動汽車、能源、航空航天和國防科技等領(lǐng)域，因此已成為近年來科研領(lǐng)域的一個研究熱點。本文以陽極氧化法制備的TiO2納米管有序陣列(TNTAs)為基底材料，于不同的電解液體系中進行了NiO納米顆粒的負載，實現(xiàn)NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備，通過XRD、SEM、EDS、XPS等對NiO/TiO2樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌、化學(xué)成分等進行表征與分析，并通過循

2、環(huán)伏安測試和恒流充放電測試研究了該復(fù)合結(jié)構(gòu)的電容性能。本論文內(nèi)容主要如下:
　　(1)將TNTAs薄膜經(jīng)過退火后作為基底材料，通過一組正交實驗，采用三因素、五水平正交試驗，研究了沉積電壓、時間和電解液溫度與制備的NiO/TiO2樣品形貌及其電化學(xué)性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:沉積電壓、時間和電解液溫度均對其形貌有極大影響，且對其電化學(xué)性能也有較大影響。在-0.7V、50℃、400s的條件下制備的NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能是最

3、好的，其比電容值在充放電電流密度為0.1 A·g-1時可以達到11.36 F·g-1，且當(dāng)NiO納米顆粒的量較少、顆粒尺寸較大時都會引起試樣電化學(xué)性能的降低。
　　(2)通過簡單的化學(xué)浸漬法制備NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)。實驗中以硝酸鎳(Ni(NO3)26H2O))的濃度和浸漬時間作為變量，研究了硝酸鎳的濃度和浸漬時間對制備的NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨化學(xué)浸漬前驅(qū)體溶液濃度增大，沉積到納米管上的Ni

4、O的形貌由片狀變?yōu)轭w粒狀，隨浸漬時間的延長沉積的NiO的量逐漸增多。在0.1M、12h條件下浸漬得到的NiO/TiO2試樣具有最佳的電容特性，但是該試樣的循環(huán)穩(wěn)定性并不是很好，在經(jīng)過100次循環(huán)后已經(jīng)降到初始值得50％左右。
　　(3)通過化學(xué)浴沉積法及后續(xù)熱處理制備了NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了前驅(qū)體溶液中硝酸鎳和尿素的摩爾比以及硝酸鎳濃度對試樣形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著前驅(qū)體中硝酸鎳濃度的增大，沉積在納米管上的