多層次結(jié)構(gòu)金屬氧化物超級電容器電極材料的研究.pdf

1、超級電容器是一種新型儲能器件。過渡金屬氧化物具有優(yōu)異的電化學(xué)性能且價格便宜、資源豐富、環(huán)境友好，因此近年來引起國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。本文以多層次結(jié)構(gòu)的鈷、鎳金屬氧化物為研究對象，較系統(tǒng)的研究合成條件及材料復(fù)合對鈷、鎳金屬氧化物的形成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，主要內(nèi)容如下：
　　 1.以水熱法制備多層次結(jié)構(gòu)Co3O4納米晶微球粉末，并研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，Co3O4材料是由5-10nm顆粒組成直徑為1-6μm的多層次結(jié)

2、構(gòu)微球。這種多層次結(jié)構(gòu)使其保持較高的活性，且具有良好的電化學(xué)性能，在4mA/c㎡的電流密度下具有高達(dá)576.6F/g的比電容。
　　 采用水熱法以PEG為表面活性劑誘導(dǎo)制備柱狀結(jié)構(gòu)CoC2O4·2H2O材料，并對其進(jìn)行熱處理，在400℃保溫3h、350℃保溫1h再升溫至750℃保溫2h兩種熱處理制度下分別得到片層狀Co3O4材料、有序微球多層次結(jié)構(gòu)Co3O4材料。
　　 2.采用水熱法，以SDS為表面活性劑，尿素為沉淀劑

3、制備片狀α-Ni（OH）2微球材料，得到的α-Ni（OH）2材料是由厚度5nm左右的納米片自組裝形成的直徑為2～10μm的多層次結(jié)構(gòu)微球，比表面積高達(dá)182.9㎡/g，比電容可達(dá)1772F/g。通過對片狀α-Ni（OH）2微球進(jìn)行熱處理，在熱處理溫度低于250℃仍可保持α-Ni（OH）2相及形貌。由于其多層次結(jié)構(gòu)及熱處理溫度形成的敞開夾層結(jié)構(gòu)，使該材料具有良好的超級電容性能和大電流放電特性。在200℃熱處理4mA/c㎡電流密度下得到的α

4、-Ni（OH）2材料比電容高達(dá)2398F/g。在300℃熱處理可得到比電容達(dá)826.4F/g的NiO材料。
　　 3.以水熱法分別制備Co3O4/Ni（OH）2、CNT/Ni（OH）2、介孔碳/Ni（OH）2多層次結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，上述三種復(fù)合材料均保持多層次微球結(jié)構(gòu)；通過復(fù)合比例優(yōu)化，得到高比電容的電極材料。當(dāng)Co：Ni=1:1，Co3O4/Ni（OH）2復(fù)合材料的比電容為899.3

5、 F/g；當(dāng)CNT含量為20％時，CNT/Ni（OH）2復(fù)合材料的比電容為2144 F/g；當(dāng)介孔碳含量為5％時，介孔碳/Ni（OH）2復(fù)合材料的比電容為2191 F/g。
　　 4.利用電化學(xué)沉積法制備納米花片狀Co（OH）2多層次結(jié)構(gòu)薄膜，探討了沉積電壓、沉積溫度、水-乙醇比例、基底等對電化學(xué)性能的影響。通過優(yōu)化工藝參數(shù)，可得到高活性的Co（OH）2薄膜材料，以泡沫鎳為基底、電壓-0.7V、水-乙醇（1:1）條件下沉積的Co