鉬氧化物納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及其超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、贗電容材料由于其在超級(jí)電容器中具有更高的能量密度而吸引了儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。為了不斷提高材料的電化學(xué)性能并提高他們的儲(chǔ)能極限，納米結(jié)構(gòu)的MoO2、基于MoO2薄膜設(shè)計(jì)的分層體系結(jié)構(gòu)、鋰摻雜的NiMoO4和納米棒-納米片相互連通的 Li2Co2(MoO4)3鈉離子導(dǎo)體類型等材料被成功合成，并通過對(duì)這些材料的化學(xué)、物理和電化學(xué)特性進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過電沉積方法獲得了薄膜狀的MoO2；而利用水熱法合成MoO2，其

2、形態(tài)可以由不同的合成條件而控制。由電化學(xué)沉積法獲得的 MoO2膜的厚度可以有效地通過沉積的時(shí)間來控制，同時(shí)能夠準(zhǔn)確控制沉積在集流器上的活性物質(zhì)的質(zhì)量和體積，以避免不參與電荷轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)過程的“非活性質(zhì)量或非活性體積”，提高材料利用率。測(cè)試其作為超級(jí)電容器活性材料的性能，測(cè)試表明電化學(xué)沉積和水熱法兩種方法合成的二氧化鉬在電流密度為2Ag-1下通過感應(yīng)電流的電荷存儲(chǔ)容量分別1315和612Fg-1。⑵通過在預(yù)先合成的MoO2薄膜上生長(zhǎng)Co(OH

3、)2納米花獲得的異質(zhì)分級(jí)納米結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出增強(qiáng)的電化學(xué)性能，在20 A g-1電流密度下，其仍可達(dá)到800Fg-1的高容量，在5000次的循環(huán)之后僅有3％的容量損失，在2到40 A g-1電流密度區(qū)間具有良好的倍率性能。這個(gè)改善的電化學(xué)性能結(jié)果源于分級(jí)別納米結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，這種效應(yīng)提供了在電極/電解液界面快速的離子擴(kuò)散和電子傳輸，減少了由于電荷存儲(chǔ)過程離子嵌入/脫出造成的電極破壞。⑶鋰摻雜的雙金屬氧化物(Li0.1Ni0.9MoO4)展示

4、出非常高的贗電容屬性，在1Ag-1電流密度下2692 F g-1的巨大容量，充放電5000圈之后97%的初始容量保存率。Li0.1Ni0.9MoO4的高性能是由于納米棒結(jié)構(gòu)具有大的電極-電解液接觸面積，晶體結(jié)構(gòu)中鋰的存在促進(jìn)了充放電過程中離子的嵌入與脫出。然而，該材料的倍率性能仍不夠優(yōu)異，這需要進(jìn)一步的改善以達(dá)到實(shí)際需求，因?yàn)槠浔旧砭哂械慕艹龅娜萘亢脱h(huán)穩(wěn)定性。⑷相互聯(lián)通的Li2Co2(MoO4)3納米棒-納米片是通過溫和的水熱法合成。

5、作為超級(jí)電容器電極活性材料，該材料具有優(yōu)異的倍率性能，在1Ag-1的電流密度下容量為1055Fg-1，當(dāng)電流密度提高到50 A g-1時(shí)，容量仍有700 F g-1，保持率為1Ag-1的電流密度下容量的67%。在電流密度為30Ag-1下，經(jīng)過10000次循環(huán)后容量保持率為91%。這些高性能與擁有隧道的鈉超離子導(dǎo)體Li2Co2(MoO4)3材料的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，小的離子能夠容易地嵌入和脫出而沒有對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞，此外，連通的納米棒-納米片形態(tài)