硫化鎳復(fù)合材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用.pdf

1、學(xué)校代碼：10385分類號：研究生學(xué)號：1300207023密級：硫化鎳復(fù)合材料的制備及其硫化鎳復(fù)合材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用在超級電容器中的應(yīng)用TheSynthesisofNickelSulfideCompositeItsApplicationinSupercapacit作者姓名：張錦芳張錦芳.指導(dǎo)教師：林建明林建明教授教授.學(xué)科：無機(jī)化學(xué)無機(jī)化學(xué)研究方向：能源材料能源材料所在學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交

2、日期：二零一六二零一六年六月一日摘要III摘要在當(dāng)今能源短缺和環(huán)境污染的背景下，開發(fā)一種新型的綠色儲(chǔ)能裝置成為重要的解決之道。超級電容器作為一種介于電池與傳統(tǒng)電容器間的新型能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換器件，具有功率密度高、充放電效率高、循環(huán)穩(wěn)定性好、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。然而較低的能量密度成為制約其發(fā)展的重要因素。根據(jù)能量密度公式E=12CV2知，可以通過提高電極材料電容量(C)和拓寬工作電壓(V)來實(shí)現(xiàn)能量密度的提高。通過設(shè)計(jì)匹

3、配兩種不同儲(chǔ)能方式的電極組裝成非對稱電容器來提高能量密度成為研究熱點(diǎn)。擁有多種化學(xué)計(jì)量比的硫化鎳價(jià)格低廉、來源廣泛、比電容高，在高性能超級電容器方面有良好的應(yīng)用前景。本文以多孔泡沫鎳為基底，成功制備比電容高、能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好的硫化鎳及其復(fù)合納米材料，并與活性炭(AC)構(gòu)成非對稱電容器。通過相關(guān)測試，表征合成材料的形貌與結(jié)構(gòu)、評估其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下：(1)采用簡單便捷的連續(xù)離子層吸附法(SILAR)，常溫下，在泡沫鎳集

4、流體上直接合成了純度較高的片層狀NiS。立體片層結(jié)構(gòu)使得材料比表面積增加，活性材料利用顯著率提高，在三電極測試條件下，NiS表現(xiàn)出良好的贗電容特性，1Ag1的電流密度下，其比電容高達(dá)1678Fg1。組裝成非對稱電容器后實(shí)現(xiàn)高能量密度42.3Whkg1，5000次循環(huán)充放電后容量保持率為83.0%。表明合成材料具有良好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。與以往SILAR法得到無定型薄膜相比，該法一步制備金屬硫化物片層具有一定創(chuàng)新性。(2)通過兩步合

5、成法實(shí)現(xiàn)具有核殼結(jié)構(gòu)Co3O4@Ni3S2三維納米線陣列的構(gòu)建，以多孔泡沫鎳為基底，水熱法合成Co3O4納米線以及電沉積法合成Ni3S2超薄納米片，共同組成有序的分級結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料。與單一的Co3O4和Ni3S2電極材料相比，該復(fù)合材料表現(xiàn)出更加優(yōu)異的電化學(xué)性能。在三電極體系中，1Ag1的電流密度下，其比電容高達(dá)1710Fg1，循環(huán)充放電1000次后容量保持率為88.5%。組裝成非對稱電容器后，在1Ag1的電流密度下展現(xiàn)出126.6F