金屬氧化物基電化學超級電容器的制備及性能研究.pdf

1、超級電容器（supercapacitors），又叫做電化學電容器（electrochemical capacitors），是近年出現(xiàn)的一種新型儲存能量的元件，由于它具有充放電效率大、功率密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，在移動通訊、電動汽車、電子器件以及航空航天等領(lǐng)域有著非常廣闊的應用前景，因此受到了國內(nèi)外研究者們的廣泛關(guān)注。
　　現(xiàn)階段，電極材料的開發(fā)研究是超級電容器性能研究的重點。對于碳材料的研究已經(jīng)相當成熟，而相對于碳基材料和導電聚

2、合物材料來說，金屬氧化物具有相對較高的理論比容量和能量密度，成為了超級電容器電極材料開發(fā)的熱點。在氧化物電極材料中，雖然氧化釕具有較好的電化學性能，但其作為貴金屬成本太高，不利于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，所以尋求低成本、經(jīng)濟環(huán)保型電極材料成為了首要任務,而氧化鈷、氧化錫具有成本低、制備技術(shù)成熟以及比電容量高等優(yōu)勢。本文探討了納米氧化鈷及氧化錫的制備技術(shù)及電化學性能，并對其在超級電容器的應用進行了研究。本文的具體研究內(nèi)容如下：
　　（1）合

3、成了Co3O4/MWCNTs復合材料。通過工藝簡單成本低廉的水熱方法，在多壁碳納米管上生長納米級的Co3O4將其作為超級電容器的電極材料。用濃硝酸做活化劑，活化了多壁碳納米管的管壁，使其能夠攜帶更多的官能團，從而使鈷離子更有效的貼在管壁上。用掃描電鏡法（SEM）來表征了各個電極試樣的表面形貌；用 X射線衍射法（XRD）表征了試樣的晶體結(jié)構(gòu)和一些晶體參數(shù)；用熱重法（TG）表征了Co3O4的擔載量，最后用循環(huán)伏安法（CV）、充放電法以及交流

4、阻抗等方法對材料的電化學性能進行了測試分析。結(jié)果顯示，在6.0mol/L KOH溶液中，當掃描速率為0.5A/g時，復合材料的放電比容量達到273 F/g，與純多壁碳納米管和純四氧化三鈷相比，其電化學性能得到了顯著提升。
　?。?）利用 MnO2納米棒為模板，制備了多孔 SnO2空心納米管。首先采用水熱法制備MnO2納米棒，SEM結(jié)果顯示制備的MnO2納米棒分布均勻，為多孔SnO2空心納米管的制備提供了良好的載體。采用水熱法制備了

5、多孔 SnO2空心納米管，對樣品進行了XRD和SEM分析，發(fā)現(xiàn)所制備的多孔SnO2空心納米管成分單一，沒有其它雜質(zhì)，呈現(xiàn)多孔管狀結(jié)構(gòu)，有非常大的比表面積。在電流密度為0.25Ag-1時，放電比容量達到302F/g，顯示了優(yōu)良的電化學性能。
　　（3）探索了空心 SnO2納米微球的制備及電化學性能。以葡萄糖為模板合成了空心SnO2納米微球，XRD圖譜證實其結(jié)晶性良好，SEM結(jié)果顯示所制備SnO2球分布均勻，并且呈空心狀，球的直徑在2