【摘 要】
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作为一种储能器件,超级电容器有着充电迅速、充电功率密度大、循环寿命长、对环境友好和体积小等优势。超级电容器比传统的可充电电池更适合作为便携设备的电源,因此受到了广泛的关注。黑磷作为一种层状半导体材料,被广泛用作超级电容器的电极材料,但是黑磷超级电容器的储能能力有限。为了提高黑磷超级电容器的储能能力,黑磷基复合材料引起了人们的注意。磷化镍在电化学方面有着优异的表现,但是合成困难,且极易出现团聚现象导
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作为一种储能器件,超级电容器有着充电迅速、充电功率密度大、循环寿命长、对环境友好和体积小等优势。超级电容器比传统的可充电电池更适合作为便携设备的电源,因此受到了广泛的关注。黑磷作为一种层状半导体材料,被广泛用作超级电容器的电极材料,但是黑磷超级电容器的储能能力有限。为了提高黑磷超级电容器的储能能力,黑磷基复合材料引起了人们的注意。磷化镍在电化学方面有着优异的表现,但是合成困难,且极易出现团聚现象导致磷化镍超级电容器的储能能力降低。在本论文中,提供了一种一步合成黑磷和磷化镍复合材料的方法,解决合成困难和易团聚的问题,黑磷和磷化镍复合材料超级电容器储能能力也强于纯黑磷超级电容器。此外,本论文还合成了黑磷和碳纳米管复合材料,黑磷和碳纳米管复合材料超级电容器的储能能力强于黑磷超级电容器,且拥有优异的循环稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)使用电化学剥离法获得结构完整、体积大和层数少的黑磷纳米片。制作黑磷超级电容器,并测试其比电容为4.441 F/g。(2)在黑磷纳米片表面合成磷化镍,获得黑磷和磷化镍复合材料。磷化镍以小颗粒的形状吸附在黑磷纳米片表面,这种结构会防止磷化镍发生团聚。随着合成温度升高,黑磷纳米片的形貌和镍磷原子数量比会发生变化,复合材料超级电容器的比电容也会变化。当合成温度为一百摄氏度时,超级电容器的比电容最高,为15.136 F/g,是黑磷超级电容器比电容的三倍多。(3)制备黑磷和碳纳米管复合材料,并以其为电极材料,制作黑磷和碳纳米管复合材料超级电容器。据数据显示,黑磷含量对复合材料超级电容器的比电容影响较小,比电容均在32 F/g至42 F/g之间,远大于黑磷超级电容器的比电容,且黑磷和碳纳米管复合材料超级电容器有优异的循环性能。
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