不同形貌NiCo2O4的可控合成及基超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、具有功率密度高、充放電速率快和循環(huán)壽命長(zhǎng)的超級(jí)電容器，近年來成為化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。具有贗電容行為的復(fù)合過渡金屬氧化物NiCo2O4作為電極材料，具有理論比容高、電化學(xué)可逆性好和環(huán)境友好等特點(diǎn)，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。本論文制備了一種導(dǎo)電基體直接負(fù)載NiCo2O4的整體式電極，此種新穎的電極結(jié)構(gòu)不僅簡(jiǎn)化了電極的制備工藝，而且提高了活性物質(zhì)的利用率，減小了電子、離子轉(zhuǎn)移的內(nèi)阻，因而表現(xiàn)出高的比容和良好的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性能。具體

2、內(nèi)容如下:
　　1、采用溶劑熱和隨后的熱處理的兩步法在大比高面積、大孔隙率和良好電導(dǎo)率的碳紙(CFP)基體上成功生長(zhǎng)出了超薄介孔NiCo2O4納米片。片與片之間形成了一種類似“墻壁”的結(jié)構(gòu)，由于這種相互連接的超薄介孔NiCo2O4納米片結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)離子的滲透、縮短了電子和離子的傳輸路徑以及緩解了電化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，因而表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。電化學(xué)測(cè)試表明:NiCo2O4NSAs/CFP在1Ag-1的放電電流密度下的

3、比容為1422F g-1，20Ag-1的放電電流密度下的比容為999F g-1，比容的保持率為70％。在10Ag-1的放電電流密度下經(jīng)過3000次循環(huán)后，容量衰減為15.6％，循環(huán)測(cè)試后的SEM表明NiCo2O4納米片的表面變粗糙了，但整體形貌并未發(fā)生顯著變化，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2、通過實(shí)驗(yàn)條件的精心調(diào)節(jié)與控制，成功制備了碳紙負(fù)載的NiCo2O4納米線和納米片。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論采用尿素或六次甲基四胺做沉淀劑，在120℃，

4、反應(yīng)12h時(shí)，當(dāng)溶劑由水變?yōu)榧状紩r(shí)，產(chǎn)物的形貌都由納米線漸變?yōu)榧{米片，即不同溶劑的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)產(chǎn)物的最終形貌具有重要的誘導(dǎo)作用。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，溶劑的這種誘導(dǎo)作用與溶劑的介電常數(shù)具有直接關(guān)系，當(dāng)采用介電常數(shù)較大的水做溶劑時(shí)，由于其較大的溶解能力，進(jìn)而能溶解前驅(qū)體形成新的核子，導(dǎo)致隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，納米片漸變?yōu)榧{米線;采用介電常數(shù)較小的甲醇做溶劑時(shí)，其較小的溶解能力導(dǎo)致不會(huì)形成新的核子，溶解-再結(jié)晶機(jī)理難以發(fā)生，進(jìn)而納米片隨著時(shí)間的延長(zhǎng)能

5、夠穩(wěn)定存在。
　　3、碳紙負(fù)載的NiCo2O4納米線和納米片的電化學(xué)測(cè)試表明:碳紙負(fù)載的NiCo2O4納米片具有比納米線更高的比容、更好的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性能。BET、SEM、TEM和EIS等多種表征手段證明產(chǎn)生這種差別的原因可解釋為:(1)納米片具有比納米線更大的比表面積（納米片為231m2g-1，納米線為97m2 g-1），因而納米片能夠提供更多的電活性位點(diǎn)來促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)，(2)納米片的厚度比納米線的直徑更小，具有更短的傳

6、輸距離，因而納米片更有利于電子、離子的轉(zhuǎn)移，(3)納米片能夠在兩維方向上釋放電化學(xué)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，因而具有更好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。
　　4、為了進(jìn)一步提高電極的電化學(xué)性能，我們構(gòu)筑了NiCo2O4@MnO2和NiCo2O4@ppy兩種不同的核-殼結(jié)構(gòu)（需要進(jìn)一步用XRD、拉曼、元素分析確認(rèn)）。NiCo2O4@MnO2電化學(xué)性能相比單純的NiCo2O4有一定程度的提高，但提高的并不是很明顯。NiCo2O4@ppy的電化學(xué)性能測(cè)試顯