多孔金屬氧化物電極材料的制備及其超級(jí)電容性能研究.pdf

1、本論文綜述了超級(jí)電容器的最新研究進(jìn)展，并采用電化學(xué)沉積方法制備了α-Co(OH)2多孔薄膜電極材料，采用簡(jiǎn)單化學(xué)沉淀法制備了菜花狀Co3O4和β-Ni(OH)2電極材料。利用XRD、SEM和BET等技術(shù)對(duì)電極材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，采用循環(huán)伏安掃描(CV)、恒電流充放電和電化學(xué)阻抗(EIS)等技術(shù)表征其電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下：
　　 1．以Co(NO3)2·6H2O為原料，泡沫鎳為基體，采用電化學(xué)沉積方法制備了用于超級(jí)

2、電容器的α-Co(OH)2多孔薄膜電極材料。XRD測(cè)試結(jié)果證明所制備的Co(OH)2為α-Co(OH)2。掃描電子顯微鏡照片顯示，所制備的材料具有納米葉片相互交錯(cuò)的網(wǎng)狀孔道結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，所制備的材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。最高比容量達(dá)1472Fg-1，而且具有較好的大功率充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過1000次循環(huán)之后，容量仍然保持在87％以上；系統(tǒng)研究了沉積條件如沉積電位、沉積時(shí)間、溶液濃度和不同基體對(duì)于材料性能的影響規(guī)律，分

3、析了各因素的作用原理。通過對(duì)于不同質(zhì)量的電極材料的表面形貌的系統(tǒng)研究和分析，提出了氫氧化鈷的生長(zhǎng)機(jī)理。
　　 2．以Co(NO3)2·6H2O和NaOH為原料，CTAB為模板，采用簡(jiǎn)單化學(xué)沉淀法，在堿性溶液中以空氣作為溫和氧化劑，合成了菜花狀Co3O4多孔電極材料。系統(tǒng)考察了放電電流密度和加入的CTAB的質(zhì)量對(duì)電極材料比容量的影響。研究結(jié)果表明，所制備的Co3O4多孔電極材料最高比容量達(dá)250Fg-1，經(jīng)過1000次循環(huán)測(cè)試后，

4、容量衰減只有16％。加入的CTAB質(zhì)量對(duì)于材料的比容量具有明顯的調(diào)節(jié)作用，當(dāng)CTAB的質(zhì)量和Co(NO3)2·6H2O的質(zhì)量之比為1∶2時(shí)，容量達(dá)到最大值。
　　 3．以Ni(NO3)2·6H2O和NaOH為原料，CTAB為模板，采用簡(jiǎn)單化學(xué)沉淀法合成了具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的β-Ni(OH)2電極材料。XRD測(cè)試結(jié)果表明所制備的Ni(OH)2為β-Ni(OH)2。SEM照片顯示β-Ni(OH)2在微觀結(jié)構(gòu)上由納米顆粒組成，具有由不同

5、尺寸分布的孔道構(gòu)成的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明所制備的電極材料具有優(yōu)異的電容性能，高比容量達(dá)2164Fg-1，且在堿性溶液具有良好的穩(wěn)定性，經(jīng)過1000次循環(huán)測(cè)試后，容量保持率達(dá)88.3％。同時(shí)，還系統(tǒng)研究了材料制備過程中加入的CTAB的質(zhì)量、溶液的PH值、以及材料的結(jié)晶度對(duì)于材料比容量的影響。當(dāng)CTAB的質(zhì)量和Ni(NO3)2·6H2O的質(zhì)量之比為1∶2時(shí)，容量達(dá)到最大值，加入過多或者過少的CTAB都會(huì)使得材料的結(jié)構(gòu)不利于電容性