SBA-15分子篩-金屬氫氧化物復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容性能研究.pdf

1、論文綜述了超級(jí)電容器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及超級(jí)電容器電極材料的最新研究進(jìn)展，并制備了超級(jí)電容器電極材料，即SBA-15分子篩/金屬氫氧化物復(fù)合電極材料。采用TGA、XRD、FT—IR、SEM、TEM和BET等檢測表征手段對(duì)電極材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析，采用恒電流充放電、循環(huán)伏安（CV）和電化學(xué)阻抗（EIS）等技術(shù)測試電極材料的電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下： 1．以三嵌段共聚物表面活性劑P123（Aldrich，EO20PO70EO2

2、0，Ma=5800）為模板，以正硅酸乙酯（TEOS）為硅源，在酸性環(huán)境條件下，采用水熱合成法制備SBA-15分子篩。并采用不同濃度的硫酸溶液對(duì)SBA-15分子篩的骨架及孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能化修飾。系統(tǒng)研究了SBA-15分子篩的晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征、孔徑大小及孔徑分布、合成機(jī)理，并對(duì)分子篩的電化學(xué)性能進(jìn)行了測試分析，結(jié)果表明，制備的SBA-15分子篩具有二維六方有序結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)完整均一且具有較高的結(jié)晶度，孔徑主要分布在5-8nm之間，平均孔徑大小

3、為5．8nm，比表面積和孔體積大小分別為944．3㎡/g和1．14cm3/g。硫酸改性SBA-15分子篩粒徑增大，結(jié)構(gòu)疏松，比表面積增大，但二維六方有序結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。循環(huán)伏安、恒電流充放電等電化學(xué)測試結(jié)果表明，SBA-15分子篩制備的單電極幾乎不產(chǎn)生超級(jí)電容，電化學(xué)性能較差。 2．以NiCl2·6H2O和氨水為原料，分別以SBA-15和改性SBA-15分子篩作為載體，采用簡單化學(xué)沉淀法制備了SBA-15/Ni（OH）2和改性

4、SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合超級(jí)電容器電極材料。對(duì)制備出的分子篩基復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征檢測，研究了復(fù)合材料的電化學(xué)電容特征，詳細(xì)討論分析了材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征、放電電流密度、以及分子篩在復(fù)合材料中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同對(duì)復(fù)合材料比容量的影響。結(jié)果表明，SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合材料中的活性材料Ni（OH）2由層狀結(jié)構(gòu)的α—Ni（OH）2構(gòu)成，且活性材料包覆在SBA-15的表面生長，并形成納米尺寸的蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)。電

5、化學(xué)測試結(jié)果表明，復(fù)合材料的比容量由雙電層電容和贗電容構(gòu)成，且比容量隨著SBA-15分子篩在復(fù)合材料中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，隨著充放電電流密度的增大而減小。改性SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合材料具有比SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合材料更好的超級(jí)電容性能和較小的電荷傳遞阻抗，改性SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合材料的最大比容量為1081．7F/g，而SBA-15/Ni（OH）2復(fù)合材料的最大比容量為948．5F/g。 3．

6、以CoCl2·6H2O和氨水為原料，分別以SBA-15和改性SBA-15分子篩作為載體，采用簡單化學(xué)沉淀法制備了SBA-15/Co（OH）2和改性SBA-15/Co（OH）2復(fù)合超級(jí)電容器電極材料，并通過熱處理SBA-15/Co（OH）2復(fù)合材料前驅(qū)體制備了SBA-15/Co3O4復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征、充放電機(jī)理、放電電流密度、熱處理溫度及分子篩在復(fù)合材料中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同對(duì)復(fù)合材料比容量的影響。研究結(jié)果表

7、明，SBA-15/Co（OH）2復(fù)合材料中的活性材料Co（OH）2由α—Co（OH）2構(gòu)成，且活性材料包覆在SBA-15的表面生長，并形成了具有疏松結(jié)構(gòu)且相互交錯(cuò)的納米片狀花樣結(jié)構(gòu)和無定形顆粒組成的表面形貌。電化學(xué)測試結(jié)果表明，SBA-15/Co（OH）2復(fù)合材料具有良好的超級(jí)電容性能，且復(fù)合材料的比容量隨著SBA-15分子篩在復(fù)合材料中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，隨著充放電電流密度的增大而減小，同時(shí)復(fù)合材料的比容量也隨著熱處理溫度的升高