碳球與SnO2空心球的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，超級電容器具有功率密度高、等效串聯(lián)電阻小、循環(huán)壽命長和對環(huán)境無污染等優(yōu)異的性能，有望作為一種新型的電化學(xué)能量儲存裝置而被廣泛的研究。要想展開這一研究熱點，就必須研究和開發(fā)具有高功率密度和長穩(wěn)定性的超級電容器電極材料。迄今為止，有三種類型的超級電容器的電極材料被使用:一種為高比表面積的碳材料;一種為金屬氧化物;另一種為導(dǎo)電聚合物。本論文分別以酚醛樹脂(RF)微球煅燒得到的碳微球和RF與無機(jī)錫鹽構(gòu)成的膠體球煅燒得到的空心二氧化錫(S

2、nO2)微球作為超級電容器的電極材料，結(jié)合材料物理性能表征方法和電化學(xué)測試手段，對電極材料的制備、電化學(xué)性能進(jìn)行了探索和研究。主要研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點歸納如下:
　　1.碳微球:以硼酸(H3BO3)、鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、氨水(NH3·H2O)和氫氧化鈉(NaOH)作為催化劑，間苯二酚和甲醛為前驅(qū)體，通過水熱合成法制備了各種形貌和粒徑大小的RF微球。在不同催化劑中，氨水能最有效的控制RF微球的粒徑大小

3、和形貌，并且進(jìn)一步探討了不同濃度的氨水和前軀體等制備條件對RF微球的粒徑大小的影響。氨水濃度為0.433 mol/L，前軀體的濃度比值始終保持0.1，但其中間苯二酚濃度為0.485 mol/L時，制備出的RF微球平均直徑為0.98 um，然后，經(jīng)過800℃高溫煅燒，得到0.89 um的相應(yīng)碳微球。隨后以相應(yīng)碳微球為電極材料，對其電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測試。實驗結(jié)果證明:在6 mol/L KOH溶液中，掃描速率為1 mV/s時，比電容為175.

4、9 F/g，電阻為0.5Ω，循環(huán)500圈后，其比電容僅僅減少了5.6％。以上結(jié)果表明，來自RF微球的碳微球作為超級電容器的電極材料具有降低離子運輸阻力和提高超級電容器穩(wěn)定性的功能。
　　2.空心SnO2微球:以硫酸亞錫(SnSO4)、氯化亞錫(SnCl2·2H2O)和氯化錫(SnCl4·5H2O)為SnO2的前軀體，間苯二酚和甲醛為碳球的前驅(qū)體，采用水熱合成法合成了錫鹽-聚合物微球。然后，在空氣氛圍下，經(jīng)過550℃高溫煅燒，生成空