電沉積法制備鎳、錳氧化物及其超級電容性能的研究.pdf

1、論文中綜述了超級電容器的國內(nèi)外現(xiàn)狀及超級電容器電極材料的最新研究進(jìn)展,并且制備了超級電容器電極材料,即氧化鎳和二氧化錳薄膜電極。以氧化鎳和二氧化錳作為超級電容器電極材料,具有可快速高效放電、使用壽命長、溫度寬和無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。因此,本文采用簡單的電沉積方法,在三維泡沫鎳基底上制備氧化鎳和二氧化錳納米薄膜,并將其直接作為超級電容器電極材料,結(jié)合多種材料研究方法和電化學(xué)測試手段,系統(tǒng)研究了薄膜的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能以及沉積條件與電化學(xué)性能之間

2、的關(guān)系。具體開展的研究內(nèi)容如下:
　　 1.以泡沫鎳為基底,利用陰極電沉積法制備了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的NiO薄膜,系統(tǒng)研究了該薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌特征、孔徑分布及形成機(jī)理,考察了沉積條件如沉積質(zhì)量和沉積電壓對薄膜形貌和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:制備的NiO薄膜不僅具有完整均一的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而且具有較高的比表面積,孔徑主要分布在8～11 nm左右,比表面積為142 m2／g。這種特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得NiO薄膜孔隙率增加,滲透性得到

3、改善,有利于促使電解液中的活性離子擴(kuò)散到電極表面和體相當(dāng)中,發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生大的法拉第贗電容。同時,發(fā)現(xiàn)沉積電位和沉積質(zhì)量的變化直接影響著薄膜的形貌和電化學(xué)性能,當(dāng)沉積電位為-0.7 V,沉積質(zhì)量為0.83 mg時NiO薄膜具有最高比容量,在3 A／g的放電電流下其比電容可達(dá)1361 F／g,這是目前該材料報道的最高比容量。
　　 2.以泡沫鎳為基底,利用陽極電沉積法制備了MnO2薄膜,系統(tǒng)研究了該薄膜的結(jié)構(gòu)、組成和形貌,

4、結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)方法,考察了電沉積中工藝參數(shù)對MnO2薄膜電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:MnO2薄膜結(jié)構(gòu)疏松,呈相互交錯的棒狀結(jié)構(gòu),使得孔隙率增加,從而增大了薄膜的比表面積。通過正交實(shí)驗(yàn)得出了最優(yōu)電沉積工藝:沉積電位為0.5 V,醋酸錳濃度為0.25 M,泡沫鎳規(guī)格為420 g／m2時制備的MnO2薄膜具有最高比容量,在5.5 A／g的放電電流下其最大比電容為664 F／g,并具有優(yōu)異的大功率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。