雙金屬氫氧化物層板的調(diào)控制備及其電化學(xué)電容性質(zhì).pdf

1、超級(jí)電容器具有高比功率、高比電容、高循環(huán)穩(wěn)定性、低成本等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、電子通信等領(lǐng)域。雙金屬氫氧化物(LDHs)具有典型的類水滑石結(jié)構(gòu),能夠提供較高比表面積形成雙電層,且層板中過(guò)渡金屬元素又可提供大量的電化學(xué)活性位來(lái)產(chǎn)生法拉第電容；其制備簡(jiǎn)單,成本低廉,故作為超級(jí)電容器電極材料極具發(fā)展?jié)摿?。本文以具有特殊層狀結(jié)構(gòu)的LDHs作為研究對(duì)象,調(diào)變其層板組成與結(jié)構(gòu),由此改善其電容性能與穩(wěn)定性,具體內(nèi)容如下:
　　

2、 (1)以甲醇、乙二醇、丙三醇為介質(zhì)合成了Co-Al LDHs,獲得更小更薄的LDHs納米片。隨著醇中羥基數(shù)目增加,其片層變小,性能卻逐漸提高。乙二醇中制備的樣品在1Ag-1電流密度下比容量達(dá)到354 F g-1。循環(huán)穩(wěn)定性和其它電化學(xué)性能較水相中制備的有很大提高,丙三醇中制備的LDHs經(jīng)過(guò)2000次充放電循環(huán)后容量沒(méi)有衰減。
　　 (2)通過(guò)對(duì)層板金屬離子進(jìn)行調(diào)變,制備了含不同金屬離子的LDHs。對(duì)三價(jià)離子影響的考察發(fā)現(xiàn),In

3、(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)均能夠拓寬有效電位窗口,比Al(Ⅲ)的具更好的循環(huán)穩(wěn)定性與大電流容量保持率,但比容量不大；而Co-Al LDHs則具有較大的比容量。Ni-Al LDHs僅能在較小的電流密度下實(shí)現(xiàn)較大的比容量。
　　 (3)以甘氨酸為模板導(dǎo)向劑,自組裝合成了具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的LDHs,并對(duì)層板二價(jià)金屬離子比例進(jìn)行調(diào)配,得到兼有大孔和介孔的分級(jí)孔道結(jié)構(gòu)。合成中甘氨酸的加入能明顯提高LDHs的比容量和大電流下容量的保持率。Co/Ni比為

4、3:2的Co0.6Ni0.4-Al LDHs擁有最佳的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能,其在1 Ag-1的放電電流下比容量達(dá)到了1207 Fg-1。
　　 (4)對(duì)普通Ni-Al LDHs在制備過(guò)程摻雜稀土La,得到具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能優(yōu)異的LDHs。其比容量在2000次大電流充放電循環(huán)后,仍能在1 Ag-1充放電循環(huán)中迅速提高到近1000 Fg-1,并在隨后的近1800次循環(huán)中保持較緩慢的衰減速率；而未摻雜的Ni-Al LDHs在大電流充放循環(huán)