結(jié)構(gòu)化過渡金屬基復(fù)合材料的制備及其超電容性能研究.pdf

1、本文針對超級電容器能量密度低的問題，對過渡金屬氧化物及其氫氧化物復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計與制備，構(gòu)筑出具有不同微觀形貌的高能量密度超電容電極材料。通過有序納米結(jié)構(gòu)設(shè)計，一方面通過增加電極材料的比表面積，提升電化學(xué)活性組分的負(fù)載量，另一方面，通過縮短電解質(zhì)離子擴(kuò)散途徑，提升電解質(zhì)離子與電子的傳輸效率，從而獲得理想的超電容性能。
　　主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用化學(xué)氧化與電化學(xué)合成法，制各出鎳鈷復(fù)合氫氧化物/氫氧化銅/泡沫銅

2、中空管狀結(jié)構(gòu)。通過SEM，TEM，HRTEM，XPS等結(jié)構(gòu)表征手段，對該中空管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀形貌表征，采用電化學(xué)工作站對電極材料的超電容性能進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明，該電極材料具有良好的超電容性能(5mA cm-2，849.6C g-1，2095F g-1)。同時，嘗試將該方法進(jìn)行放大實驗，結(jié)果顯示，放大過程對材料的電化學(xué)性能影響不大，說明該方法具有實際應(yīng)用前景。
　　(2)采用水熱合成與原位氧化法，制備出CoOOH超薄納米片陣列結(jié)

3、構(gòu)。通過SEM，TEM，HRTEM，XPS，AFM等結(jié)構(gòu)表征手段，對該超薄納米片陣列進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果顯示，該CoOOH超薄納米片的平均厚度低于3nm。正是由于納米片的超薄結(jié)構(gòu)，使電化學(xué)活性位點充分暴露，賦予了材料良好的超電容性能(1.25Ag-1，2550F g-1)。同時，以該電極材料為正極，RGO為負(fù)極，組成不對稱全電容。在435W Kg-1功率密度條件下，其能量密度可以達(dá)到49.8Wh Kg-1。
　　(3)能量密度低，是

4、制約超電容的主要問題。盡可能提高超電容的能量密度，對超電容實現(xiàn)在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用具有重要的意義。如何提高超電容的能量密度，最為核心的問題就是尋求一種合適的負(fù)極材料，使得電極材料比電容值可以實現(xiàn)正負(fù)極匹配。同時，通過前一個體系，發(fā)現(xiàn)中空管狀結(jié)構(gòu)對電極材料的影響較大。因此，采用類似方法（電化學(xué)合成或水熱合成）制備出中空管狀Fe3O4@C/CuO/CF，作為負(fù)極材料，進(jìn)行電化學(xué)性能測試（鎳鈷復(fù)合氫氧化物/氫氧化銅/泡沫銅材料為正極）。該新