面对不断恶化的能源和全球变暖问题,急需开发新型清洁和高性能的储能装置。作为一类新型的能量存储装置,超级电容器(SCs)因为具有长使用寿命、优异的安全性和高电容性能等突出特点,近年来受到了广泛关注。对于超级电容器而言,电极材料的结构与形貌对其电容性能有着十分重大的影响。相对于常见电极材料金属氧化物而言,过渡金属硫化物具有原料丰富、理论比电容大、价格低廉等特点,是一种新型超级电容器的电极材料。其中,镍/钴硫化物作为过渡金属硫化物的一种,因其毒性低、比电容量大、制备工艺简单等优点,更是倍受研究者青睐;另外,硫化镍和硫化钴具有多种物相,这对氧化还原反应的发生有着十分有利的帮助,并且硫元素具有较低的电负性,所以镍、钴硫化物晶体结构更加灵活,延展性更好,有效地减轻了电极在充电和放电时电极材料的体积变化问题,从而增大了电极材料的循环性能。本研究工作中,通过控制初始溶液的pH值,采用水热合成法成功的制备了几种镍/钴硫化物三维微纳米结构,包括六边花状结构的Ni3S4,灯笼花状结构的CoS和无定型结构的NiCo2S4。通过XRD、SEM、BET及EDS等先进测试手段对材料的结构与形貌进行了表征,对产物形貌变化的机理进行了探讨;并采用三电极系统测试了不同微纳米结构下的超电性能。具体研究内容如下:(1)硫化镍电极材料形貌调控与超电性能。采取一步水热法,考察了不同pH值对硫化镍微/纳米结构的影响,并对产物进行了表征和测试。测试结果表明:pH值对样品产物的形貌、结构以及物相有很大影响;中性(pH=7)条件有利于Ni3S4微米花状结构的形成,比表面积最大(35.8 m2·g-1)。不同集流体(碳纸、泡沫镍)和电解液种类(KOH或H2SO4)条件下电化学测试结果表明:碳纸优于泡沫镍,碱性电解质优于酸性电解质。其中花状结构Ni3S4电极材料在6 mol·L-1 KOH溶液中,在1 A·g-1的电流密度下比容量最大,高达1005 F·g-1。这首先归功于其花状分层结构所赋予的高比表面积;其次,表面较薄的片层可以缩短电解质离子的扩散和迁移距离。(2)CoS微纳米结构的控制合成和电化学性能:考察了CoS在不同pH值(4,7,9)下的形貌与结构变化。表征结果显示:酸性条件(pH=4)有利于高比表面积(灯笼花状)结构的形成,且比表面积达到19.2 m2·g-1,在碱性电解质中,其比容量,在1 A·g-1的电流密度下为791 F·g-1,高于其它形貌结构;且经过1000次持续充放电测试后,材料的循环稳定性优异,比电容保有率几乎为100%。(3)镍钴复合硫化物NiCo2S4电极材料的合成与电化学性能:在上述研究的基础上,进一步考察了镍钴复合硫化物在不同的pH值(4,7,9)下的形貌结构以及电化学性能。结果表明:相较于单一硫化物,碱性条件(pH=9)有利于高比表面积NiCo2S4晶体的获得(47.58 m2·g-1),同时,比容量也得到了较大的提升,在电流密度为0.5 A·g-1的条件下达到1403.7 F·g-1。这一方面归因于材料拥有较大的比表面积,另一方面Ni、Co之间的协同效应也有助于比电容的提高。在10 A·g-1的大电流密度下恒流充放电循环1000次后,材料的比容量仍然保持原来的92%,证明镍钴复合硫化物是一种具有高比电容和循环稳定性好的超电活性材料。