【摘 要】
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目前,传统的化石能源日趋减少,化石能源消耗过程中所产生的社会和环境问题正在逐步扩大,这促进了人们对新能源材料的研究与开发。超级电容器是一种新型绿色能源存储装置,它的功率密度和能量密度很高,并且充放电速度快、循环和倍率稳定性好。在交通工具、风光发电、便携式电子装置开发等领域,超级电容设备都有研究和应用。CoP材料因其电化学性能优异成为了超电领域研究的热门电极材料。但CoP的制备工艺没有系统的对比,并
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.11874013,11804075）；
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目前,传统的化石能源日趋减少,化石能源消耗过程中所产生的社会和环境问题正在逐步扩大,这促进了人们对新能源材料的研究与开发。超级电容器是一种新型绿色能源存储装置,它的功率密度和能量密度很高,并且充放电速度快、循环和倍率稳定性好。在交通工具、风光发电、便携式电子装置开发等领域,超级电容设备都有研究和应用。CoP材料因其电化学性能优异成为了超电领域研究的热门电极材料。但CoP的制备工艺没有系统的对比,并且CoP样品的形貌、结构和尺寸等都对其电化学性能产生很大影响。在本工作中,首先针对CoP的制备工艺进行优化,确定了最佳制备参数。通过水热参数来控制CoP纳米材料的结构与形貌,发现在120°C下保温5 h的样品为海胆状纳米花形貌,并且该样品的性能最优异。在1 A/g的电流密度下,测试出其比电量为409.1 C/g;在电流密度为5 A/g的情况下,该样品进行1000次充放电测试,此时它的比电量仍然保留78.0%。为进一步探究样品形貌对其超级电容特性的影响,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）替代氟化铵,得到纳米片状CoP,相比于之前的纳米花形貌的样品,纳米片状CoP在1 A/g的电流密度下比电量只有226.6 C/g。这一对比实验表明:CoP的纳米结构对其电化学性能影响显著,纳米花状样品因其比表面积大等原因相比于纳米片状样品呈现出更好的电化学性能。为进一步提升材料的比电量,以Ni Cl2·6H2O为镍源,制备了CoP/Ni P复合材料。在电流密度为1 A/g的情况下,其比电量增加至872.6 C/g;在5 A/g的电流密度下,CoP/Ni P经过1000次循环稳定性测试后比电量保留了83.9%。测试表明:CoP/Ni P复合材料独特的结构和二者界面协同作用等原因可大幅提升材料电化学性能。最后,本实验利用表面磷化法制备了CoP/P,使材料的循环稳定性得到提升。CoP/P在电流密度为5 A/g的情况下,经过10,000次循环充放电后,比电量仍保持约99.9%,该结果主要归因于样品表面层晶体结晶度的提升,这可大大促进样品在循环过程中的结构稳定性。
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