膠束介導(dǎo)法合成釩氧化物-碳復(fù)合材料的研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的新型儲(chǔ)能元件，具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器的性能主要取決于電極材料，目前超級(jí)電容器電極材料主要為碳基材料、過(guò)渡金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物。過(guò)渡金屬氧化物具有較高的理論比容量而受到廣泛關(guān)注，但其導(dǎo)電性差致使其電化學(xué)性能欠佳?；诖?，本文利用膠束介導(dǎo)法將釩氧化物錨定在導(dǎo)電性良好的碳基材料表面以制備電化學(xué)性能良好的超級(jí)電容器復(fù)合電極材料。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　本文

2、通過(guò)膠束介導(dǎo)及原位碳熱還原的方法制備了核殼結(jié)構(gòu)的V2O3納米片@C復(fù)合材料。CTAB膠束能充分分散活化碳顆粒，并將VO3-介導(dǎo)在活化碳顆粒的表面。經(jīng)煅燒，通過(guò)碳熱還原將NH4VO3分解產(chǎn)生的V2O5還原為V2O3。結(jié)構(gòu)形貌分析表明，單分散的V2O3納米片側(cè)立在活化碳的表面，形成以活化碳為核、以側(cè)立的V2O3納米片為殼的核殼結(jié)構(gòu)。由于復(fù)合材料良好的導(dǎo)電性及高比表面積，V2O3納米片@C復(fù)合材料在電流密度為0.05 A/g時(shí)比容量為205

3、F/g，遠(yuǎn)高于活化碳（67 F/g）和體相V2O3（159 F/g）的比容量。此外，由于內(nèi)核活化碳的結(jié)構(gòu)支撐作用，V2O3納米片@C復(fù)合材料展現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性（循環(huán)500次后比容量保持率為76％）。電化學(xué)測(cè)試表明，V2O3納米片@C復(fù)合材料的電化學(xué)性能優(yōu)良。
　　本文利用改進(jìn)的Hummers法及微波膨脹剝離法制備石墨烯，繼而采用膠束介導(dǎo)法結(jié)合水熱法制備了層狀結(jié)構(gòu)的V2O3/石墨烯復(fù)合材料。石墨烯由于其疏水性而被CTAB膠束覆

4、蓋，VO3-在靜電引力作用下分散在石墨烯的表面及層間。經(jīng)煅燒處理，形成了層狀結(jié)構(gòu)的V2O3/石墨烯復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)形貌分析表明，粒徑大約為50 nm的V2O3納米顆粒隨機(jī)分散在石墨烯的表面及層間。由于作為基體的石墨烯在增加導(dǎo)電性的同時(shí)也限制了V2O3在充放電過(guò)程中的體積膨脹，V2O3/石墨烯復(fù)合材料在電流密度為0.05 A/g時(shí)的比容量為180 F/g，高于石墨烯（83 F/g）及體相V2O3（159 F/g）的比容量；最高能量密度為22