NiO-TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控構(gòu)筑及其電容性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器具有高能量密度、充放電效率高、大功率、長(zhǎng)的循環(huán)壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、能源、航空航天和國(guó)防科技等領(lǐng)域，因此已成為近年來(lái)科研領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以陽(yáng)極氧化法制備的TiO2納米管有序陣列(TNTAs)為基底材料，于不同的電解液體系中進(jìn)行了NiO納米顆粒的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備，通過(guò)XRD、SEM、EDS、XPS等對(duì)NiO/TiO2樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌、化學(xué)成分等進(jìn)行表征與分析，并通過(guò)循

2、環(huán)伏安測(cè)試和恒流充放電測(cè)試研究了該復(fù)合結(jié)構(gòu)的電容性能。本論文內(nèi)容主要如下:
　　(1)將TNTAs薄膜經(jīng)過(guò)退火后作為基底材料，通過(guò)一組正交實(shí)驗(yàn)，采用三因素、五水平正交試驗(yàn)，研究了沉積電壓、時(shí)間和電解液溫度與制備的NiO/TiO2樣品形貌及其電化學(xué)性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:沉積電壓、時(shí)間和電解液溫度均對(duì)其形貌有極大影響，且對(duì)其電化學(xué)性能也有較大影響。在-0.7V、50℃、400s的條件下制備的NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能是最

3、好的，其比電容值在充放電電流密度為0.1 A·g-1時(shí)可以達(dá)到11.36 F·g-1，且當(dāng)NiO納米顆粒的量較少、顆粒尺寸較大時(shí)都會(huì)引起試樣電化學(xué)性能的降低。
　　(2)通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)浸漬法制備NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中以硝酸鎳(Ni(NO3)26H2O))的濃度和浸漬時(shí)間作為變量，研究了硝酸鎳的濃度和浸漬時(shí)間對(duì)制備的NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨化學(xué)浸漬前驅(qū)體溶液濃度增大，沉積到納米管上的Ni

4、O的形貌由片狀變?yōu)轭w粒狀，隨浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)沉積的NiO的量逐漸增多。在0.1M、12h條件下浸漬得到的NiO/TiO2試樣具有最佳的電容特性，但是該試樣的循環(huán)穩(wěn)定性并不是很好，在經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后已經(jīng)降到初始值得50％左右。
　　(3)通過(guò)化學(xué)浴沉積法及后續(xù)熱處理制備了NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了前驅(qū)體溶液中硝酸鎳和尿素的摩爾比以及硝酸鎳濃度對(duì)試樣形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著前驅(qū)體中硝酸鎳濃度的增大，沉積在納米管上的