多元金属硫化物电极材料的制备及其超级电容器性能的研究

发布时间：2018-02-24 20:08

本文关键词： 金属硫化物协同作用超级电容器高倍率性能　出处：《郑州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科学技术的快速发展,开发具有较高性能的电化学储能设备已成为当前人们关注的热点。超级电容器,因其具有能量密度高、循环寿命长、快速充放电等显而易见的多种优异特性,能够作为一类新型的电化学储能装置,并且得到了众多研究学者们的广泛关注。超级电容器电极材料的电化学性能由材料的微观结构、比表面积及形貌决定,合成具有特殊结构及理想组分的电极材料有利于提高超级电容器的电化学性能。本文以功能配位化合物为前驱体,设计合成出一系列的具有卓越形貌的微纳米材料,并将其用于电化学体系,最终实现了电极材料电化学性能的调控与提升,取得的研究成果如下:一、以四水合乙酸钴与1,3,5-苯甲酸为反应物,采用简单的水热反应,制备出大量的钴的功能型配位化合物单晶体,以此为前驱体,与过渡金属镍离子进行离子交换,通过调整离子交换的时间,设计合成出一系列具有可调控组分的多金属中心同构配位化合物,从而实现了单晶到单晶的转移,并进一步将这些离子交换后所得的异质金属配位化合物为前驱体,合成出一系列新型的且具有分等级结构NixCo3-xS4(x=0.15-0.42)微米花,并将其作为超级电容器的电极材料,最终实现了中心金属比例的改变来改变生成物的电化学性能的目的。这项研究为以后制备超级电容器电极材料提供了一个新的合成路径。二、以钴的功能型配位化合物为前驱体,采用简单的溶剂热反应,合成出大量的三维分等级结构的Co S1.097微米花。详细的考察了反应溶剂的p H对产物形貌的影响。将获得的Co S1.097微米花作为超级电容器的电极材料,并对其电化学性能进行了详细的探究,研究结果表明单金属中心的Co S1.097微米花具有较低的比容量和倍率性能。为了提高电极材料的电化学性能,我们采用双金属协同作用的策略,将过渡金属镍离子这一有益的阳离子与Co S1.097微米花进行离子交换,通过反应时间和反应物浓度的改变合成出一系列具有卓越形貌的NixCo1-xS1.097(x=0.1-0.48)微米花,不但实现了材料组分的调控而且保持了母体材料的结构。将已制备的NixCo1-xS1.097(x=0.1-0.48)微纳米材料用于超级电容器体系,研究结果表明制备的NixCo1-xS1.097(x=0.1-0.48)电极材料,在双金属离子的协同作用下,多元金属硫化物的比容量和倍率性能得到了明显的提高。这项研究为制备具有卓越形貌和理想组分的高性能超级电容器电极材料提供了很有价值的参考。三、与单金属硫化物相比,多元金属硫化物作为超级电容器的电极材料时,具有较高的比容量和倍率性能,但是,其电化学性能仍不能满足众多研究者的需求。然而,石墨烯具有比表面积大、导电性强和机械性能好等优点被广泛的用于材料的复合,进而提高电极材料的电子传输性能。基于以上,我们采用简单的水热反应成功的将质量分数为5%的还原石墨烯(r GO)引入到Co S1.097、Ni0.22Co0.78S1.097、Ni0.46Co0.54S1.097和Ni0.48Co0.52S1.097微纳米材料中制得相应的复合材料,并将其用于超级电容器的电极材料,通过循环伏安和恒流充放电测试,发现NixCo1-xS1.097-r GO(x=0,0.22,0.46,0.48)复合材料的电化学性能明显高于相应硫化物的电化学性能。
[Abstract]:In order to improve the electrochemical properties of the electrode materials , a series of nano materials with special structure and ideal components have been synthesized .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53

【参考文献】