納米碳-金屬氧化（氫氧化）物復(fù)合材料的制備及其儲能性能研究.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭及化石能源使用帶來的日益嚴重的環(huán)境危機，我們必須加快擺脫過度依賴化石燃料的能源體系，尋求一種可持續(xù)發(fā)展的新能源體系。其中電化學(xué)儲能作為新能源體系的重要組成部分被認為是可取代化石能源體系的可持續(xù)發(fā)展能源體系。超級電容器、鋰離子電池作為電化學(xué)儲能系統(tǒng)的重要組成部分近年來引起了廣泛的關(guān)注。電極材料作為超級電容器、鋰離子電池的重要組成部分其不斷更新與發(fā)展在超級電容器、鋰離子電池的發(fā)展中有舉足輕重的作用。本論文設(shè)計合成了納米

2、碳/金屬氧化物和納米碳/金屬氫氧化物復(fù)合材料，并對復(fù)合材料的儲能性能進行了研究。具體研究如下:
　　1、研究了一種具有普適性采用表面活性劑對納米碳材料進行表面修飾，改善其表面親水性，然后采用共沉淀法在納米碳材料表面原位生長水滑石納米陣列的方法。采用該方法成功地在納米石墨、碳納米管表面生長得到水滑石納米陣列得到KS-6石墨/鎳鋁水滑石復(fù)合材料（記做KS-6/NiAl-LDHs）及碳納米管/鎳鋁水滑石復(fù)合材料(記做CNTs/NiAl-

3、LDHs)。合成得到的納米碳/水滑石復(fù)合材料具有優(yōu)異的超級電容器性能，在1 A·g-1的電流密度下KS-6/NiAl-LDHs與CNTs/NiAl-LDHs的放電比容量分別為1402.5 F·g-1及1138.1 F·g-1。在5A·g-1電流密度下經(jīng)過1000周循環(huán)后KS-6/NiAl-LDHs的放電比容量保持率為108.6％，CNTs/NiAl-LDHs放電比電容保持率為76.9％。
　　2、采用真空誘導(dǎo)輔助，通過水熱法在膨脹

4、石墨(ExpandedGraphite，EG)上原位生長鎳鋁水滑石納米陣列得到膨脹石墨/鎳鋁水滑石復(fù)合材料（記做EG/Ni-LDHs），合成得到的復(fù)合材料的EG網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)得以保存，這些孔結(jié)構(gòu)的存在提供了存儲電解液的空間因此得到具有優(yōu)異倍率性能的復(fù)合材料。在1 A·g-1的電流密度下EG/NiAl-LDHs復(fù)合材料的的比電容為602.2 F·g-1，當電流密度達到20A·g-1時其比電容為1A·g-1時的78.5％，倍率性能十分優(yōu)異，這主

5、要得益于EG的網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)對電解液的存儲作用。在20 A·g-1電流密度下EG/NiAl-LDHs復(fù)合物經(jīng)過5000周的循環(huán)后其比電容保存率達到99.8％，其循環(huán)性能優(yōu)越。
　　3、分別以二元、三元粉體LDHs及其生長在基底上得到的LDHs陣列為催化劑前驅(qū)體催化廉價的復(fù)雜碳源生長得到了CNTs，合成得到的CNTs直徑約為40 nm。對LDHs前驅(qū)體催化復(fù)雜碳源生長CNTs得到的復(fù)合材料進行鋰離子電池性能研究顯示材料具有優(yōu)異的儲理性能