過渡金屬氧化物電極材料的制備及其超級(jí)電容性能的研究.pdf

1、超級(jí)電容器是性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置，電極材料是超級(jí)電容器研究的核心組成部分。Co、Ni等過渡金屬氧化物由于具有較高的比電容和能量密度且價(jià)格低廉、容易制備，近年來已成為超級(jí)電容器電極材料的研究熱點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，Co、Ni等過渡金屬氧化物的微納米結(jié)構(gòu)如晶粒大小、晶體形貌是影響和決定其電化學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)。本論文采用液相沉淀法分別制備了Co3O4和Co3O4-NiO復(fù)合氧化物納米材料，利用相關(guān)的分析測試手段對(duì)材料的晶

2、型結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行了表征，對(duì)Co、Ni等過渡金屬氧化物構(gòu)成的電極材料進(jìn)行了循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗等電化學(xué)性能測試，此外，對(duì)Co2+摻雜聚苯胺復(fù)合薄膜的耐腐蝕性能進(jìn)行了初步研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用簡單的液相沉淀法制備前驅(qū)體，經(jīng)煅燒得到無定形具有疏松片狀結(jié)構(gòu)的納米Co3O4電極材料。研究了晶型導(dǎo)向劑、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度等因素對(duì)Co3O4電極材料的電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，以[Na2(PO3)]6為晶型導(dǎo)向劑制

3、備的Co3O4納米材料，在電流密度為5mA·cm-2下放電比電容為851.67F·g-1，在常溫下經(jīng)過250次循環(huán)充放電后的比電容衰減率為10.05％，表現(xiàn)出良好的電化學(xué)穩(wěn)定特性。
　　(2)以鈷鹽與鎳鹽為原料，用水-乙醇混合溶液作為反應(yīng)溶劑，采用液相沉淀法一步合成復(fù)合氧化物前驅(qū)體，經(jīng)焙燒后得到Co3O4-NiO納米復(fù)合氧化物?？疾炝蒜捙c鎳的摩爾比、溶劑體積比、前驅(qū)體熱處理溫度以及表面活性劑等因素對(duì)復(fù)合氧化物電極材料微觀形貌和比電

4、容的影響。結(jié)果表明，當(dāng)鈷與鎳的摩爾比為(1∶1)，水與乙醇體積比為(1∶2)時(shí)，在電流密度為2mA·cm-2下的恒流充放電測試，得到復(fù)合物電極材料的比電容為1832F·g-1，并且常溫下經(jīng)過1000次循環(huán)充放電之后其比電容衰減率僅為1.863％，Co3O4-NiO復(fù)合氧化物表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)以Co2+作為摻雜劑，電化學(xué)合成Co2+摻雜聚苯胺(PANI/Co2+)復(fù)合薄膜，利用FT-IR、XRD等