【摘要】：水滑石(LDH)是一種典型的二維金屬氫氧化物納米功能材料,其特有的物理化學(xué)性質(zhì)一直以來都是人們研究開發(fā)的興趣所在。近年來,具有優(yōu)良性能的電極材料同樣是電化學(xué)新能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前,基于水滑石納米材料作為電極材料的研究已經(jīng)取得了一定成果。三元金屬氧化物因其優(yōu)良的金屬分散性和活性位點(diǎn)分散性,使其具有優(yōu)良的電化學(xué)性能以及電容性能。同時(shí),水滑石/聚苯胺以及三元金屬氧化物/聚苯胺復(fù)合材料不僅具備聚苯胺優(yōu)良的贗電容特性,同時(shí)與水滑石、三元金屬氧化物獨(dú)特且優(yōu)異的性能結(jié)合,使得其在電化學(xué)材料研究領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。本文的研究工作如下:采用尿素法制備了不同Ni/Co/Fe摩爾比的NiCoFe-LDH納米材料,結(jié)合各種表征分析表明,Ni/Co/Fe摩爾比為2/1/1的LDH-2晶格完整、晶相單一、層板結(jié)構(gòu)規(guī)整,是一種典型的贗電容電極材料,具有優(yōu)良超級(jí)電容特性。320℃高溫煅燒水滑石,制備三元金屬氧化物L(fēng)DO。用氨基修飾劑APTS分別對(duì)LDH和LDO進(jìn)行表面修飾,對(duì)氨基修飾條件選擇優(yōu)化,得到對(duì)LDH進(jìn)行表面修飾的最佳條件為:反應(yīng)時(shí)間6h、pH 8、修飾溫度80℃、APTS用量為4%。對(duì)LDO進(jìn)行表面修飾的最佳的條件為:反應(yīng)時(shí)間5h、pH 7.5、修飾溫度80℃、APTS用量為6%。分別以水滑石和三元金屬氧化物為前驅(qū)體,采用原位聚合法,成功的制備了LDH/PANI、LDO/PANI兩種納米復(fù)合材料。通過對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行各種表征分析可知:苯胺單體成功的在前驅(qū)體表面原位聚合生成聚苯胺,聚苯胺與前驅(qū)體產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),可明顯提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率。進(jìn)行超級(jí)電容性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)PANI的引入可提供較高的法拉第贗電容,前驅(qū)體起到骨架作用,聚苯胺與前驅(qū)體之間的協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料呈現(xiàn)更好的超級(jí)電容性能,與LDH和LDO相比,復(fù)合材料的比電容得到極大的提高。復(fù)合材料LDH/PANI和LDO/PANI的循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)良,在1000次循環(huán)后容量保持率分別為84.69%和86.04%,且?guī)靵鲂示杀３衷?0%上,是極具潛力和應(yīng)用價(jià)值的超級(jí)電容器電極材料。
【圖文】：

水滑石即層狀雙金屬氧氧化物氧化物（ＬＤＨ，邋Ｌａｙｅｒｅｄ邋ｄｏｕｂｌｅ邋ｍｅｔａｌ邋ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ）逡逑［４２］。如圖１－１為水滑石的結(jié)構(gòu)示意圖，其化學(xué)通式可以表示為［Ｍ２＋；＿逡逑ｘＭ３＋ｘ（０Ｈ）２；Ｔ（Ａｎ：Ｕ．／？Ｈ２０，邋Ｍ２＋表示二價(jià)金屬陽離子，可以是邋Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋、逡逑Ｎｉ２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｕ２＋；邋Ｍ３＋表示三價(jià)金屬陽離子，可以是Ａｌ３＋、Ｃｒ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｏ３＋等；逡逑Ａｎ＿為層間陰離子，可以是帶有不同負(fù)電荷的無機(jī)陰離子如：Ｃ０３２＼邋Ｎ０３＿、Ｃ１０４２＼逡逑Ｐ０４３—、＼￥０４２＿等，也可以是各種有機(jī)陰離子如：乙酸根、烷基磺酸根等；ｘ為三價(jià)陽逡逑離子占所有陽離子的摩爾比；ｘ指水滑石組成中金屬元素的含量變化，通常情況逡逑０．２＜ｘ＜０．３３；邋ｍ代表層間的水分子數(shù)。逡逑Ｉ，Ｖ逡逑圖１．１水滑石結(jié)構(gòu)示意圖逡逑４逡逑

ｉ邋＾逡逑圖２．１扣式超級(jí)電容器的組裝逡逑扣式超級(jí)電容器的組裝流程如圖２．１所示。首先選取兩個(gè)活性物質(zhì)質(zhì)量接近的逡逑電極片，然后按照電極片－隔膜－電極片的順序依次平行放入電池殼中，滴加適量電逡逑解液，組裝成扣式超級(jí)電容器，，封口，靜置。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34;TM53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張偉;徐洪峰;;機(jī)械化學(xué)法制備高比表面積碳負(fù)載NiO超級(jí)電容器材料[J];大連交通大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

2 馮桃,李殿卿,EvansD.G.,段雪;水滑石晶體長(zhǎng)厚比及晶粒尺寸控制方法研究[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2002年11期

本文編號(hào)：2687733