碳納米纖維模板法制備一維過渡金屬氧化物及其電化學(xué)性能.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展和資源的不斷消耗，全球能源危機被認(rèn)為是當(dāng)今人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。近年來，超級電容器作為一種新型的儲能裝置，由于具有充放電速率快、功率密度大、環(huán)境友好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，引起了廣泛關(guān)注。
　　眾所周知，電極材料是影響超級電容器性能的重要因素。一維（1D）中空微/納米結(jié)構(gòu)材料在儲能系統(tǒng)應(yīng)用中被公認(rèn)為是一種非常有前景的材料。作為電極材料，可以充分利用其獨特的中空結(jié)構(gòu)和一維結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)勢，如可以提供增加的比表面積和減少

2、電荷傳輸?shù)木嚯x等。然而，目前報道的1D中空納米結(jié)構(gòu)相對簡單，因而設(shè)計和制備1D中空的納米結(jié)構(gòu)結(jié)合微/納米子單元，無疑將會對電極材料性能的提升起積極作用?；诖耍菊撐囊蕴技{米纖維（CNFs）為模板合成1D管狀納米結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物，以期獲得更加精巧合理結(jié)構(gòu)的電極材料并對其超級電容器性能進(jìn)行研究。具體工作從以下幾個方面展開：
　?。?）1D介孔管狀 Co3O4納米材料的制備。以 CNFs、六水合硝酸鈷（Co(NO3)2·6H2O）

3、、檸檬酸三鈉（C6H5Na3O7·2H2O）以及六亞甲基四胺（HMT）等為反應(yīng)原料，通過簡單的油浴反應(yīng)結(jié)合熱處理的方式制備得到了管狀Co3O4納米材料，并將其應(yīng)用于超級電容器的電極材料。在1 A/g的電流密度下表現(xiàn)出326F/g的比電容，即使在大電流密度10 A/g的電流密度下，其容量仍可以保持76％，并且該電極材料具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，在4 A/g的電流密度下循環(huán)5000次，依然可以保持首次充放電時比電容的91.6%。
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4、）1D分等級結(jié)構(gòu)管中管NiCo2O4納米材料的制備。我們首次在非醇的溶劑中，以 CNFs、六水合硝酸鈷（Co(NO3)2·6H2O）、六水合硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O）、檸檬酸三鈉（C6H5Na3O7·2H2O）、六亞甲基四胺（HMT）等為反應(yīng)原料，制備得到了1D分等級結(jié)構(gòu)管中管NiCo2O4納米材料，并且對其形貌和結(jié)構(gòu)的影響因素進(jìn)行了探討。實驗發(fā)現(xiàn)，檸檬酸三鈉的物質(zhì)的量對 NiCo2O4的形貌及微納單元的產(chǎn)生有很大影響。我們將

5、這種管中管結(jié)構(gòu)的形成歸因于受熱不均衡原理。將其應(yīng)用于超級電容器的電極材料，在電化學(xué)性能測試組中顯示出較高的比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。在1 A/g的電流密度下表現(xiàn)出400F/g的比電容，在4 A/g的電流密度下循環(huán)3000次，依然可以保持首次充放電時比電容的89.6%。
　?。?）1D分等級結(jié)構(gòu)管中管NiO納米材料的制備。以CNFs、六水合硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O）、檸檬酸三鈉（C6H5Na3O7·2H2O）、六亞甲基四胺（HM