镍钴基硒化物的制备及其超级电容性能研究

发布时间：2018-02-24 15:23

  本文关键词： 镍钴硒化物 分等级结构 复合材料 生长机理 超级电容器　出处：《中原工学院》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：超级电容器作为一种新型储能装置具有功率密度大、循环寿命长、充放电速度快、绿色环保等显著优点,因此被广泛应用于诸多领域,同时也激起了众多研究者们极大的研究兴趣。一般来说,超级电容器电极材料需具备电化学活性高、比表面积大、导电性良好等特点,而镍钴基硒化物正好符合这些条件,因此备受关注。这些材料不但电导率高,而且其中的过渡金属元素可以提供法拉第反应,提高比容量,并且镍钴双金属离子的协同效应也有助于电化学性能的进一步提升。此外,除了传统的三电极测试方法外,组装出非对称的超级电容器器件不但能够改善其能量密度,而且有助于评估合成出的电极材料的实用价值。本文以镍钴基硒化物为研究对象,设计合成出了一系列具有卓越形貌的微纳米材料,并将其应用于超级电容器,最终实现了电容器性能的调优。1、采用简单的溶剂热反应在泡沫镍基底上原位合成出了具有三维分等级结构的Ni Se微米球。通过控制反应时间探究了Ni Se微米球的生长过程,通过控制表面活性剂用量探究了表面活性剂的作用机制。最终将制得的样品应用于超级电容器,得到了良好的电化学性能。这项研究为制备具有特殊形貌的镍基硒化物电极材料提供了有价值的参考。2、首先采用简单的溶剂热法在泡沫镍基体上原位合成出了Ni Se纳米线。然后以合成出的Ni@Ni Se为模板,通过阳离子交换的方法成功地制备出了一系列具有不同镍钴比例的双金属硒化物材料,这些材料有效地保持了母体材料的形貌。为了探究其电化学性能,除了在三电极体系下测试外,分别以合成出的这些材料为正极,以活性炭(AC)为负极,组装出了一系列非对称超级电容器器件。在所有的这些器件中,Ni@Ni_(0.8)Co_(0.2)Se//AC展现出了最高的比容量(1 A/g电流密度下放电比容量为86 F/g),并且经过2000周恒流充放电循环后容量几乎没有衰减,表现出了优异的循环稳定性。此外,该器件在1526.8 W/kg的高功率密度下,能量密度还能维持在17 Wh/kg。这项研究说明镍钴双金属离子的协同效应有助于材料性能的提升,同时镍钴硒化物也在储能领域展现出了潜在的应用价值。3、以一种中空多孔的生物质碳材料(CTs)为基体,以六水硝酸镍、六水硝酸钴和尿素为反应物,在水和乙醇的混合溶剂体系下,通过溶剂热反应率先得到了均匀分布在基体上的刺球状Ni-Co前驱体。然后再通过一种简单的化学气相沉积法,得到了组分可灵活调控的Ni-Co-S/CTs、Ni-Co-Se/CTs、Ni-Co-Se-S/CTs等复合物。在不添加其他导电剂及粘结剂的情况下,将这些复合物直接作为电极材料应用于超级电容器。这些材料展现出了各具特色的性能优势,例如Ni-Co-S/CTs的比容量最高,而Ni-Co-Se/CTs的倍率性能最好。
[Abstract]:A series of non - symmetrical super capacitor devices were prepared by using Ni @ Ni _ ( 0.8 ) Co _ ( 0.2 ) Se // AC .

【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O611.4;TM53

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本文编号：1530757