随着社会的发展,人们对能量存储和供电系统有了更大的需求,同时导致了环境和能源面临着很大的挑战,所以开发环境友好、可持续发展的储能设备迫在眉睫。超级电容器由于其良好的循环稳定性、快的充放电速度、较高的能量密度、且经济环保,在大规模储能领域有很大的应用潜力。众所周知,超级电容器的性能主要由电极的材料决定,所以高性能材料的研究成为热点。目前,过渡金属硫化物因理论比电容高,导电性好已成为研究热点。在本论文中,以镍、钴基金属硫化物为基础,利用不同元素之间的协同效应,制成了具有独特结构的微-纳米复合材料,并考察了其电容性能。具体内容如下:(1)NiS2@MoS2复合硫化物的制备及超电容行为研究以六水合硝酸镍和四水合钼酸铵为前驱体,通过简单的两步水热合成法成功合成了球花状复合物(NiS2@MoS2)。MoS2纳米片在NiS2表面均匀生长,增加了材料表面粗糙度和孔隙度,加快离子和电子迁移速率。Mo和Ni的协同作用提高了材料的导电性,通过调节前驱体中Mo与Ni的摩尔比,获得了性能最佳的复合物MN-1(MoS2与NiS2的摩尔比为1:1)。样品MN-1作为超级电容器活性电极材料,在6 MKOH中实现了高的比电容(1 Ag-1的电流密度下,比容量达1413.6F g-1)以及良好的循环稳定性(在10000次充放电后仍保持83.1%的比电容)。当组装成非对称超级电容器MN-1//AC,功率密度为0.8 kW kg-1时,能量密度为37.2 Whkg-1。(2)中空十二面体Co3S4@NiO的制备及电容行为研究以Co(NO3)2·6H2O为Co源合成了菱形十二面体沸石咪唑盐骨架-67(ZIF-67),再通过自模板法合成了空心多面体复合物Co3S4@NiO。NiO的生长使得复合材料暴露出更多活性位点,除此之外,异质空心结构促进了电解质的自由扩散,并缩短了电化学反应过程中电子转移的路径,使得Co3S4@NiO的性能远高于单独的Co3S4。在6 M KOH电解液中,Co3S4@NiO在1 Ag-1的电流密度下比电容为1877.93 F g-1。值得注意的是,该材料具有良好的循环稳定性,10000次充放电后,仍保持92.6%的比电容。非对称超级电容器Co3S4@NiO//AC的功率密度为0.78 kW kg-1时,能量密度达到54.99 Wh kg-1。(3)双层空心十二面体Zn-Co-S的合成及超电容行为研究以钴、锌基金属有机框架为牺牲模板,成功制备了双层异质金属硫化物(2L-ZnCoS)。双壳层结构可以将电解液束缚在壳层之间,为氧化还原反应提供更高的驱动力。另一方面,材料层与层之间的空隙可以缓解循环过程中的体积变化,因此获得更佳的循环性能。结果表明,当电流密度为1 Ag-1,2L-ZnCoS实现了 1618.35 F g-1的比电容,并且在10000次充放电后比电容保留90.3%。组装成非对称超级电容器2L-ZnCoS//AC,功率密度为0.80 kW kg-1时,能量密度达到最高值:51.76 Wh kg-1;同时表现出较好的电化学循环稳定性。