三維多孔氧化鐵、硫化鎳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能表征.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，傳統(tǒng)電容器和二次電池的發(fā)展已經(jīng)不能夠完全滿(mǎn)足人們?cè)诟鞣N場(chǎng)合下對(duì)能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換設(shè)備的需求。超級(jí)電容器，一種介于兩者之間的新型能量轉(zhuǎn)換裝置，因具有快速充放電、功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好等突出優(yōu)點(diǎn)，引起了廣大科研工作者的關(guān)注。電極材料作為超級(jí)電容器裝置的重要組成之一，電極材料的多樣性選擇使得表現(xiàn)出不同的超級(jí)電容器的性能，也因此為廣大科研工作者的研究帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。其中，過(guò)渡金屬化合物自身因具有多種可變價(jià)態(tài)

2、，儲(chǔ)量豐富，理論容量高及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是超級(jí)電容器中可選的最佳電極材料。目前，過(guò)渡金屬化合物的自身電子傳導(dǎo)率低，自身導(dǎo)電性差而不能完全發(fā)揮自身性能。所以，目前常見(jiàn)的方案是通過(guò)提高電極材料的導(dǎo)電性和新型復(fù)合材料的制備來(lái)改善電極材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。我們以這兩點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，選取商業(yè)化的三聚氰胺碳泡沫和三維網(wǎng)狀金屬泡沫鎳作為電極材料的導(dǎo)電載體來(lái)提高其導(dǎo)電性，并通過(guò)形貌可控設(shè)計(jì)及離子置換方法實(shí)現(xiàn)金屬?gòu)?fù)合復(fù)合材料的制備來(lái)提高材料的性能

3、，具體工作如下：
　?。?）通過(guò)簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法合成出Fe3O4納米球，并以碳化過(guò)的商業(yè)化三聚氰胺碳泡沫作為導(dǎo)電載體，F(xiàn)e3O4均勻的沉積到碳泡沫的三維多孔骨架表面，形成Fe3O4/CF復(fù)合材料。電化學(xué)測(cè)試表明，當(dāng)電流密度為1 A g-1時(shí)，比容量可從55.66 F g-1提升到130.59 F g-1，兼具良好的循環(huán)穩(wěn)定性。本工作選用廉價(jià)的碳泡沫作為導(dǎo)電載體來(lái)提升材料的性能，為氧化鐵的商業(yè)化研究提供了一種可能。
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4、）以泡沫鎳作為導(dǎo)電基底和鎳源，通過(guò)原位合成方法合成具有鳥(niǎo)巢狀結(jié)構(gòu)的一維納米線(xiàn)（直徑為80 nm）Ni3S2的可控設(shè)計(jì)。為了提高 Ni3S2的電化學(xué)性質(zhì)，我們引入了導(dǎo)電性更好的過(guò)渡金屬離子鈷作為有益離子與Ni3S2進(jìn)行離子置換，通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)了鎳鈷元素之間的可控轉(zhuǎn)變和形貌結(jié)構(gòu)遺傳。制備的多元材料進(jìn)行兩電極器件性能測(cè)試結(jié)果表明，制備的Ni@Ni1.4Co1.6S2的倍率性能和比容量都有了很大的提升。本部分工作為材料改性及復(fù)合材料制備提

5、供了很有價(jià)值的參考。同時(shí)，通過(guò)金屬基底原位生長(zhǎng)的電極材料表現(xiàn)出了很好的柔韌性，為柔性器件的研究也提供了可行的方案。
　?。?）以泡沫鎳為導(dǎo)電基底和鎳源，原位生長(zhǎng)法和部分離子置換方法制備了具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的薰衣草狀Ni@Ni3S2/Co9S8/NiSe。首先，制備出具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的Ni@Ni3S2。其次，為了提高材料的性能，以硒離子和鈷離子作為有益的陰離子和陽(yáng)離子來(lái)進(jìn)行部分離子置換反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了Ni3S2的薰衣草狀分等級(jí)結(jié)構(gòu)的保持。通過(guò)