納米管Co9S8及CoSx-石墨烯復(fù)合材料作為超級(jí)電容器電極材料的研究.pdf

1、由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，納米結(jié)構(gòu)的硫化物作為超級(jí)電容器的電極材料受到研究者廣泛的關(guān)注。本文采用兩步水熱法合成了Co9S8納米管，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)的pH來控制生成的納米管的尺寸。結(jié)果表明，隨著pH的增大，所得到的納米管的尺寸變小。當(dāng)pH為7.16時(shí)，納米管的管長(zhǎng)和管徑最小，分別為4μm和212 nm。以Co9S8作為活性材料制備電極，6 mol/L KOH溶液作為電解液，三電極體系中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果表明，在1A/g的電流密度下，Co9

2、S8-pH-7.16獲得的比電容值最大，為369 F/g。隨著pH增大，材料比電容值變大，這與納米管的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。納米管的管長(zhǎng)越小，離子的擴(kuò)散速率越快；管徑越小，材料的活性比表面越大。對(duì)Co9S8-pH-7.16材料的電化學(xué)性能進(jìn)一步測(cè)試分析，表明，5 A/g電流密度下的比電容值為0.5 A/g電流密度下比電容值的83％。1 A/g電流密度下，經(jīng)500圈循環(huán)充放電測(cè)試后，比電容值為初始值的84%。Co9S8-pH-7.16材料表現(xiàn)出良

3、好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　為了進(jìn)一步提高硫化鈷的比電容、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，采用兩步水熱法合成了CoSx/石墨烯復(fù)合材料。SEM結(jié)果顯示，平均管長(zhǎng)和管徑分別為8μm和360 nm的CoSx納米管嵌插在石墨烯片層間。CoSx/石墨烯中納米管的尺寸大小不同于Co9S8-pH-7.16，可能是由于合成過程中 Co2+與氧化石墨烯上含氧基團(tuán)的相互作用所致。CoSx/石墨烯復(fù)合物中，CoSx相是由Co9S8、Co3S4、CoS1.0

4、97所組成的混合物，但其中Co9S8占主導(dǎo)地位。XRD和Raman結(jié)果表明，氧化石墨烯發(fā)生了部分還原生成了石墨烯片層。以CoSx/石墨烯復(fù)合材料作為活性材料制備電極，三電極體系中測(cè)試，在1A/g的電流密度下，其比電容值可達(dá)790 F/g，經(jīng)過500圈恒流充放電測(cè)試，比電容值為初始值的89%。5 A/g電流密度下的比電容值為0.5 A/g電流密度下比電容值的88%。與Co9S8-pH-7.16相比，CoSx/石墨烯復(fù)合材料的比電容、倍率性