论文部分内容阅读
超级电容器由于具有功率密度高、充电时间短、环境友好和循环寿命长等特点,使其具有广泛的应用领域和巨大的市场前景,受到了世界各国研究人员的关注。在超级电容器中,电极材料性能的优劣和成本的高低直接影响超级电容器的性能和成本,并且关系到超级电容器的应用和产业化。因此,寻找低成本、高性能的电极材料是电化学电容器研究领域的热点问题。多种金属氧化物的复合材料作为超级电容器电极材料具有单一金属氧化物电极材料所不具有的优良性能,因而受到了研究人员密切的关注。本论文主要围绕氧化钼(MoO2、MoO3)和氧化镍(NiO)这两种金属氧化物的复合纳米材料进行了研究,并针对其中存在的一些问题提出了两种不同的改进方法。具体内容如下:(1)采用水热法在泡沫镍基底上合成了具有中空网状结构的NiO/MoO2复合纳米材料,并研究了该材料的电化学性能。虽然该材料得到了较大的比容量(比容量达到了742 F/g,比单一的NiO或者MoO2材料的比容量要高),但是由于金属氧化物本身导电性差的问题,其倍率性能和循环稳定性还不是很好(在电流密度为10 mA/cm2下,4000次恒电流充放电测试后,其比容量衰减了33%)。(2)针对NiO/MoO2复合纳米材料存在的问题,通过引入氧化锌纳米棒阵列(ZnO nanorods array),设计了一个具有三维核壳结构的ZnO@NiO/MoO2复合纳米材料,并研究了该复合纳米材料的电化学性能。实验结果表明,ZnO@NiO/MoO2复合材料不仅比容量比NiO/MoO2复合材料的更高(其比容量为983 F/g),而且其倍率性能和循环性能也比NiO/MoO2复合材料的更好(在电流密度为10 mA/cm2下4000次的恒电流充放电测试后,其比容量的保持率高达91.7%)。(3)为了进一步提高氧化镍和氧化钼的复合纳米材料的性能,通过引入高导电性的石墨烯(Graphene),利用水热法在泡沫镍基底上合成了Graphene@NiO/MoO3复合纳米材料,并研究了该复合纳米材料的电化学性能。为了对比,在同样的条件下,也合成了NiO/MoO3复合纳米材料。实验结果表明,通过引入Graphene,大大的提高了NiO/MoO3复合材料的比容量和循环稳定性。