【摘 要】
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超级电容器作为一种新型的环保高效的储能装置,因其具有工作温度广泛、快速充放电和超长循环使用寿命等优点,在许多需要高功率和快速传输的领域得到广泛应用。电极材料在很大程度上决定了超级电容器的储能性能,本论文选取钒酸镍（Ni3V2O8）作为研究对象,研究其作为赝电容电极材料的电化学性能,由于受其自身结构的限制,Ni3V2O8存在电导率较低和电化学稳定性差等特点。研究表明,对于赝电容电极材料获得具有高比表
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超级电容器作为一种新型的环保高效的储能装置,因其具有工作温度广泛、快速充放电和超长循环使用寿命等优点,在许多需要高功率和快速传输的领域得到广泛应用。电极材料在很大程度上决定了超级电容器的储能性能,本论文选取钒酸镍（Ni3V2O8）作为研究对象,研究其作为赝电容电极材料的电化学性能,由于受其自身结构的限制,Ni3V2O8存在电导率较低和电化学稳定性差等特点。研究表明,对于赝电容电极材料获得具有高比表面积的纳米结构,并通过金属离子的掺杂,可以有效地提高材料电极的电容储存量和倍率循环性能。基于此本论文旨在寻找一种快捷高效的合成方法可以制备出具有高表面积形貌的Ni3V2O8,并通过过渡金属离子掺杂和贵金属复合来提高Ni3V2O8的导电率从而提升其比电容和倍率性能。具体的研究工作和研究结果如下:（1）本论文首先以氯化镍（Ni Cl2）为镍源,偏钒酸铵（NH4VO3）为钒源,采用一步微波水热法,调整反应温度和时间,研究反应工艺对Ni3V2O8形貌结构和电化学性能影响。实验结果表明随着反应温度升高,反应时间延长,材料由无规则颗粒生长成为直径大约500 nm左右的蜂窝状微球,在120℃、30 min反应条件下材料具有最高的比表面积308 m~2/g,同时也拥有最高的比电容（0.5 A/g下具有984.8 F/g,8 A/g时电容保持率为58.4%）。（2）在上述工艺条件下,加入聚乙二醇（PEG-400）作为表面活性剂,研究PEG-400对Ni3V2O8形貌合成的影响,发现PEG-400的加入会产生空间位阻,阻碍晶体生长,导致Ni3V2O8微球直径由500 nm变成300 nm,同时随着PEG-400过量,会导致Ni3V2O8团聚严重从而影响电化学性能,在三电极体系下的测试结果说明在PEG-400加入量为4 ml条件下制备的Ni3V2O8微球在0.5 A/g下拥有1051.2 F/g的高比电容,循环充放电1000次后比电容保持率为64%。（3）基于前一章节制备出具有高比表面积的Ni3V2O8微球工艺,在此工艺基础上研究Co含量对Ni3-xCoxV2O8电极材料电化学性能的影响。通过XRD,SEM等表征手段发现随着Co离子的含量增加,材料的结晶度下降,微球表面片状结构更为疏松,有利于与电解液的充分接触,通过电化学测试可以得出当Co含量在50%时Ni1.5Co1.5V2O8具有最佳性能,在具有高比电容1039.7 F/g（0.5 A/g）的同时,在8 A/g时的电容保留率为81.5%,同时1000次循环容量保持率为76%。（4）采用油浴法,使用柠檬酸钠作为还原剂,制备出直径为16 nm左右的均匀Au纳米颗粒,后将Au纳米颗粒物理沉积在Ni1.5Co1.5V2O8电极材料上,通过电化学测试发现,Au纳米颗粒的加入可以显著提升电极的电化学性能,当Au与Ni1.5Co1.5V2O8摩尔比为1:20时具有最高的比电容（0.5 A/g下为1287.8 F/g）且在8 A/g仍具有1082 F/g,电容保持率84%,循环1000圈后电容保持率87.4%。
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