【摘 要】
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最近这些年,社会需求和不可再生资源储量下降对各种类型的新型能源存储与转换装置提出了新的需求。超级电容器作为的一种新型能源存储器件,有着体积小而轻,环境友好,功率密度高,使用寿命长等特点。而普鲁士蓝及其类似物作为新型的金属有机骨架材料在电活性材料方面发挥了极其重要的作用。本课题在类普鲁士蓝（PBA）及衍生物的研究现状的基础上,以PBA衍生物为方向,使用类普鲁士蓝作为前体合成了一系列衍生物材料。同时合
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最近这些年,社会需求和不可再生资源储量下降对各种类型的新型能源存储与转换装置提出了新的需求。超级电容器作为的一种新型能源存储器件,有着体积小而轻,环境友好,功率密度高,使用寿命长等特点。而普鲁士蓝及其类似物作为新型的金属有机骨架材料在电活性材料方面发挥了极其重要的作用。本课题在类普鲁士蓝（PBA）及衍生物的研究现状的基础上,以PBA衍生物为方向,使用类普鲁士蓝作为前体合成了一系列衍生物材料。同时合成了相应的正/负极材料,组装并分析不对称超级电容器的电化学性能。本论文的主要研究内容如下:（1）以铁氰化铁为前躯体,通过化学沉淀法和退火相结合的方法得到了负极材料Fe2O3纳米粒子。在电流密度为1 A g-1时,Fe2O3的比容量为193 F g-1,在5A g-1的电流密度下循环2000圈后比电容保存率为70%,显示出了相对较长的循环寿命。并且与NiCo-LDH/rGO材料组装为不对称超级电容器（Asymmetric supercapacitors,ASC）,NiCo-LDH/rGO//Fe2O3 ASC在801.2 W kg-1时达到了14.6Wh kg-1的能量密度。并且经过10000次的长期循环后仍然有78.3%的循环寿命,这证明了Fe2O3作为超级电容器负极材料的优势。（2）在这项工作中,开发了一种简单的化学沉淀法和水热法相结合的策略,以钴氰化镍为前体,制备了一种具有显著比容量(149.1 m A h g-1在1 A g-1的电流密度下)和良好循环稳定性（3000次循环后剩余83.1%）的海胆状Co Ni2S4化合物。此外,多孔碳纳米球（Porous carbon nanospheres,PCNs）在10 A g-1下循环10000次后剩余初始容量的94.7%。以Co Ni2S4作为正极材料PCNs作为负极材料,构建了新型不对称超级电容器Co Ni2S4//PCNs。在797 W kg-1时,ASC表现出令人印象深刻的41.6 Wh kg-1的能量密度。经过10,000次循环充放电后的仍能保持初始容量的82.8%。ASC优越的性能表明,先前制备的Co Ni2S4和PCNs材料是潜在的储能材料。（3）设计了一种源自于铁氰化铋的并且具有大比表面积和多孔性的矩形纳米棒纳米结构。该内部多孔矩形纳米棒在充放电过程中可以减少体积的收缩。通过化学沉淀法和退火方法得到的Bi2O3/BiFeO3材料实现了741 F g-1的比电容和长期的循环寿命。一步水热法合成的NiCo-LDH/rGO(954 F g-1)在经过10000次循环后表现出86%的循环稳定性,并被用作正极来建立不对称的超级电容器。令人惊讶的是,NiCo-LDH/rGO//Bi2O3/BiFeO3 ASC在800 W kg-1时实现了巨大的59.7 Wh kg-1的能量密度。在3 A g-1的电流密度下进行7000次循环充放电后,仍保留了初始值的79.3%。这项工作表明,Bi2O3/BiFeO3在储能材料方向具有巨大的潜力。
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