【摘要】：目前,設(shè)計(jì)與合成具有優(yōu)異電化學(xué)性質(zhì)的電極材料仍然是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。在眾多電化學(xué)電極材料中,Co_3O_4具有較高的理論比電容和良好的電化學(xué)性能,然而較低的能量密度限制了其作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用。解決這一問題的可行策略有:對(duì)Co_3O_4納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的改良或者將Co_3O_4與其他電極材料復(fù)合。本論文基于后者,將Co_3O_4分別與兩種二元金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合,得到了兩種核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。眾所周知,相對(duì)于單一的金屬氧化物來說,二元金屬氧化物具有更高的電化學(xué)活性。本文將水熱合成的Co_3O_4納米線陣列作為支撐二元金屬氧化物的支架,將二元金屬氧化物負(fù)載于該支架上。由于兩種電極材料的協(xié)同作用,得到的無粘結(jié)劑超級(jí)電容器電極具有較高的比電容以及較好的循環(huán)穩(wěn)定性。(1)通過溫和的水熱反應(yīng)過程,在泡沫鎳基底上合成了Co_3O_4@MnCo_2O_4核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。在反應(yīng)溫度為120℃,反應(yīng)物濃度配比一定的條件下,通過調(diào)整反應(yīng)時(shí)間,制備了不同形貌的樣品,并對(duì)其進(jìn)行了電化學(xué)性質(zhì)的研究。其中在反應(yīng)條件為120℃,8 h下合成的樣品表現(xiàn)出了優(yōu)良的電化學(xué)性能。在電流密度為1 mA cm~(-2)下,復(fù)合材料的比電容值高達(dá)736.5 F g~(-1),比單純的Co_3O_4納米線的比電容值(370.67 F g~(-1))提高了近一倍,表明這種核-殼結(jié)構(gòu)相對(duì)于單一納米線結(jié)構(gòu)在電化學(xué)性能上有了很大的提高。同時(shí),復(fù)合材料在2000次的循環(huán)測(cè)試中也表現(xiàn)出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性(保持了81.59%的電容值),說明本論文所合成的具有核-殼結(jié)構(gòu)的Co_3O_4@MnCo_2O_4是較為優(yōu)秀的超級(jí)電容器電極材料。(2)通過兩步水熱合成,在泡沫鎳基底上制備了Co_3O_4@NiWO_4核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。在反應(yīng)溫度為130℃的條件下,通過調(diào)整反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物的濃度,制備了不同形貌的樣品。其中在反應(yīng)條件為130℃,8 h下合成的樣品表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性質(zhì)。在電流密度為1 mA cm~(-2)下,其比電容值為612.83 F g~(-1),是純相的Co_3O_4納米線(370.67 F g~(-1))比電容值的1.65倍。尤其是在5000次循環(huán)之后,其比電容值仍為初始比電容值的1.59倍。以上結(jié)果說明本論文所合成的Co_3O_4@Ni WO_4復(fù)合材料具有較好的電化學(xué)性能,可以作為電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器領(lǐng)域。
【圖文】：

固定式儲(chǔ)能技術(shù)的分類[5]

圖 1.2 各種電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的功率與能量的關(guān)系圖[ 荷 儲(chǔ) 存 機(jī) 制 的 不 同 ，， 超 級(jí) 電 容 器 一 般 分 為 雙 電emistry Double Layer Capacitors ， EDLCs ） 和 贗 電pacitors，PCs）[12]。EDLCs 通過在電極和電解液之間的界
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：2659480