硫化鎳復合材料的制備及其在超級電容器中的應用.pdf

1、學校代碼：10385分類號：研究生學號：1300207023密級：硫化鎳復合材料的制備及其硫化鎳復合材料的制備及其在超級電容器中的應用在超級電容器中的應用TheSynthesisofNickelSulfideCompositeItsApplicationinSupercapacit作者姓名：張錦芳張錦芳.指導教師：林建明林建明教授教授.學科：無機化學無機化學研究方向：能源材料能源材料所在學院：材料科學與工程學院材料科學與工程學院論文提交

2、日期：二零一六二零一六年六月一日摘要III摘要在當今能源短缺和環(huán)境污染的背景下，開發(fā)一種新型的綠色儲能裝置成為重要的解決之道。超級電容器作為一種介于電池與傳統(tǒng)電容器間的新型能量儲存和轉換器件，具有功率密度高、充放電效率高、循環(huán)穩(wěn)定性好、綠色環(huán)保等特點，因而被廣泛應用于多種領域。然而較低的能量密度成為制約其發(fā)展的重要因素。根據能量密度公式E=12CV2知，可以通過提高電極材料電容量(C)和拓寬工作電壓(V)來實現(xiàn)能量密度的提高。通過設計匹

3、配兩種不同儲能方式的電極組裝成非對稱電容器來提高能量密度成為研究熱點。擁有多種化學計量比的硫化鎳價格低廉、來源廣泛、比電容高，在高性能超級電容器方面有良好的應用前景。本文以多孔泡沫鎳為基底，成功制備比電容高、能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好的硫化鎳及其復合納米材料，并與活性炭(AC)構成非對稱電容器。通過相關測試，表征合成材料的形貌與結構、評估其電化學性能。主要研究內容如下：(1)采用簡單便捷的連續(xù)離子層吸附法(SILAR)，常溫下，在泡沫鎳集

4、流體上直接合成了純度較高的片層狀NiS。立體片層結構使得材料比表面積增加，活性材料利用顯著率提高，在三電極測試條件下，NiS表現(xiàn)出良好的贗電容特性，1Ag1的電流密度下，其比電容高達1678Fg1。組裝成非對稱電容器后實現(xiàn)高能量密度42.3Whkg1，5000次循環(huán)充放電后容量保持率為83.0%。表明合成材料具有良好的電化學性能和循環(huán)穩(wěn)定性。與以往SILAR法得到無定型薄膜相比，該法一步制備金屬硫化物片層具有一定創(chuàng)新性。(2)通過兩步合

5、成法實現(xiàn)具有核殼結構Co3O4@Ni3S2三維納米線陣列的構建，以多孔泡沫鎳為基底，水熱法合成Co3O4納米線以及電沉積法合成Ni3S2超薄納米片，共同組成有序的分級結構納米復合材料。與單一的Co3O4和Ni3S2電極材料相比，該復合材料表現(xiàn)出更加優(yōu)異的電化學性能。在三電極體系中，1Ag1的電流密度下，其比電容高達1710Fg1，循環(huán)充放電1000次后容量保持率為88.5%。組裝成非對稱電容器后，在1Ag1的電流密度下展現(xiàn)出126.6F