三維MoO2@MoS2-GO及NiO@NiS-GO復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容性研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能設(shè)備，具有快速充放電、使用壽命長、功率密度高等特點(diǎn)，而電極材料是決定超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素之一。碳材料由于它的大比表面積及價(jià)格低廉的特點(diǎn)成為近年來超級(jí)電容材料的研究熱點(diǎn)。碳材料中，三維泡沫石墨烯是一種三維立體構(gòu)型的、具有大比表面積、低密度、高孔隙率、高電導(dǎo)率的碳材料。過渡金屬氧化物具有多種化合價(jià)態(tài)，作為電極材料時(shí)，電解液中的離子與金屬氧化物之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第贗電容。本文以三維泡沫石墨烯為骨架，在其

2、表面負(fù)載納米金屬氧化物，將三維泡沫石墨烯與金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合，得到性能優(yōu)良的超級(jí)電容器電極材料。并在此基礎(chǔ)上，通過離子交換法將復(fù)合材料中金屬氧化物硫化為金屬硫化物，利用硫化物的穩(wěn)定特性，來提高電極材料在電解液中的循環(huán)穩(wěn)定性能。
　?。?）三維（3D）MoO2@MoS2/GO泡沫的制備及其超級(jí)電容性質(zhì)研究。采用水熱法和化學(xué)沉積法分別制備3D MoO2/GO復(fù)合材料。電化學(xué)測試表明，水熱法制備的復(fù)合材料有較大的比電容：在電流密度為2

3、A·g-1時(shí)，水熱和化學(xué)沉積兩種方法制備的復(fù)合材料電容值分別為523.8F·g-1和416.8F·g-1。電流密度為5 A·g-1下，水熱法制備的復(fù)合材料粒徑均一且分散性好，使得該復(fù)合材料在大電流密度為10A·g-1時(shí)電容量仍為200.9F·g-1。此外，電流密度為5 A·g-1下循環(huán)充放電1000次，電容量可保持60.3％。充分展示了三維泡沫石墨烯基材料的高容量、高倍率性。針對(duì)MoO2在水溶液中循環(huán)穩(wěn)定性不理想這一問題，通過離子交換將

4、表層的MoO2交換生成MoS2來提高電極材料穩(wěn)定性能，結(jié)果表明，離子交換后的MoO2@MoS2/GO在經(jīng)過1000次循環(huán)充放電之后，離子電容量的保持率由60.3%提高到81.4%。經(jīng)以上研究表明，MoO2@MoS2/GO復(fù)合材料雖然具有電化學(xué)性能較為優(yōu)異，但其比電容仍然不高。
　　（2）3D NiO@NiS/GO泡沫的制備及其超級(jí)電容性質(zhì)研究。NiO是一種電容量較大的電極材料，因此用水熱和化學(xué)沉積兩種方法制備了3D NiO/GO泡

5、沫作為超級(jí)電容器電極材料。結(jié)果表明，水熱法制備的復(fù)合材料的電容值更大：在電流密度為10 A·g-1時(shí)，兩種方法制備的電極材料的電容值分別為3186.2F·g-1和2560.7 F·g-1。水熱法制備的復(fù)合材料的比表面積更大，有利于增加電極材料與電解液的接觸面。當(dāng)電流密度為18 A·g-1時(shí)，電容量仍達(dá)1200.6F·g-1。此外，電流密度為15 A·g-1下充放電1000次，電容量保持率可達(dá)52.1%。將NiO離子交換成穩(wěn)定性較高的Ni