泡沫镍原位生长镍钴锰基纳米复合材料及其在超级电容器方面的应用

发布时间：2020-08-27 10:59

【摘要】：超级电容器作为新一代储能器件,得益于其高功率密度、良好的循环寿命及快速充放电能力而引起人们广泛关注。然而较低的能量密度是限制其广泛应用的瓶颈,因此,通过材料的革新提升超级电容器的性能具有重要意义。本论文我们研究了在泡沫镍上原位生长镍钴锰基纳米复合材料的制备及其在超级电容器方面的应用。具体研究内容如下:1.本文以TAA(硫代乙酰胺)为硫源,通过水热法成功制备了具有露水花状结构的硫改性的Ni Mo O_4纳米材料。大量露珠状小粒子的出现显著的增加了纳米片表面的活性位点,同时Ni Mo O_4晶体中硫的引入在很大程度上提高了材料的导电性。经过硫改性的Ni Mo O_4-S纳米材料具有很高的比电容量,在0.5 m A·cm~(-2)的电流密度下可达到1541 m F·cm~(-2)(2657.1 F g-1),是单纯Ni Mo O_4纳米片(376.6m F·cm~(-2)或753.2 F g-1)的四倍。同时,硫改性的Ni Mo O_4(Ni Mo O_4-S)电极材料,得益于硫对Ni Mo O_4的表面改性以及大量小粒子均匀分布在花形结构的纳米片表面有效的改善了材料的导电性,同时引入了大量活性位点,使得其在大电流密度下具有较高的倍率(10 m A·cm~(-2)时保留73.8%)性能以及循环稳定性(循环10000圈后保留97.3%)。2.采用一步水热法在泡沫镍基底上合成了具有海胆状结构的镍钴氢氧化物纳米复合材料。理论上,二维的纳米线结构具有较高的表面能,为降低表面能易发生团聚。而通过自组装形成的海胆状结构在保留较大比表面积的同时具有更好的有序性,内部孔隙分布均匀,有利于电解液离子的传输扩散。探讨了泡沫镍基底对样品规则形貌形成的机理。非原位合成的纳米线样品在电流密度为1 A·g-1时,其比电容量仅为884 F·g-1,而原位合成的海胆状样品在1 A·g-1的电流密度下,其质量比电容可以达到2117 F·g-1。最后从晶体结构与形貌方面探讨了其大电流密度下倍率性及循环稳定性较低的原因。3.我们利用简单一步溶剂热法成功在泡沫镍上原位合成了Mn Mo O_4超薄纳米片。纳米片的厚度大约为5-8 nm,均匀分布的超薄纳米片带来超大的比表面积及大量的孔隙,使得其在电容性能上表现优异。经过电化学测试,在1 A·g-1的电流密度下,其比电容量可以达到1024 F·g-1。通过对比实验研究了前驱物浓度及反应温度对样品形貌及电容性能的影响。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33;TM53

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本文编号：2806013