基于TiO2納米管陣列的納米復(fù)合材料制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、TiO2納米管陣列(TiNTs)具有表面積大、吸附能力強(qiáng)、空間容納性高以及性質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池、氣敏傳感器、生物傳感器、光解水制氫以及光催化等領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景，成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外科研領(lǐng)域中的熱門研究方向之一。
　　超級(jí)電容器是介于蓄電池和傳統(tǒng)靜電容器之間的新型儲(chǔ)能電子元件。與二者相比，超級(jí)電容器具有更高的功率密度和能量密度，而且使用壽命長(zhǎng)，環(huán)保無污染，被廣泛應(yīng)用于電子信息、電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊，

2、具有極大的商用潛力。
　　鑒于以上兩點(diǎn)，本文首先研究如何制備碳功能化的TiNTs納米復(fù)合材料(G-TiNTs)。之后將其與氧化釕(RuO2)結(jié)合，制得半導(dǎo)體納米復(fù)合材料（G-TiNTs/RuO2），最后將其作為電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器的研究中。本論文主要內(nèi)容如下:
　　第一部分對(duì)納米材料及超級(jí)電容器的概念、分類、研究成果、發(fā)展動(dòng)態(tài)與應(yīng)用前景等概況進(jìn)行了綜述。主要敘述了TiNTs納米材料的制備及修飾方法、目前納米材料以及金屬氧

3、化物，特別是氧化釕(RuO2)在超級(jí)電容器電極材料研制中的應(yīng)用等內(nèi)容。
　　第二部分具體敘述了超級(jí)電容器電極材料的制備及修飾。先采用陽(yáng)極氧化法制備出TiNTs，然后通過“一步高溫退火法”（簡(jiǎn)稱一步法）將納米管的晶型轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型，同時(shí)將內(nèi)殘留的有機(jī)電解液高溫分解為碳，從而得到了在碳層修飾的TiNTs納米管陣列(G-TiNTs)。將上樣品述浸泡在H2O2中，使G-TiNTs表面附著羥基，以此來提高Ru3+的吸附效率。最后采用液相共沉

4、法并高溫脫水，得到G-TiNTs/RuO2納米復(fù)合材料，并將其作為電極材料，應(yīng)用于超級(jí)電容器的性能研究中。
　　第三部分為表征和測(cè)試部分，通過SEM、EDS、XRD及XPS等技術(shù)對(duì)通過上述方法制備得到的G-TiNTs/RuO2電極材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，RuO2已成功地附著在G-TiNTs納米管壁內(nèi)，含量約為3.75％。通過運(yùn)用循環(huán)伏安、恒電流充放電等測(cè)試方法，研究了G-TiNTs/RuO2的諸多電化學(xué)性能。得出了結(jié)論:與TiN