【摘 要】
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超级电容器作为一种功率密度高、循环寿命长的新型储能器件,其性能很大程度上依赖性质优异的电极材料,因此探究具有优良特性的电极材料一直是该领域的研究热点。过渡金属氧化物具有多种氧化价态,用作储能器件的电极时往往以法拉第反应为主,在界面处储存电荷,进而实现较高能量存贮。CoMoO4是一种双金属氧化物半导体,在催化和电极材料中具有潜在的应用。因制备工艺的不同,CoMoO4具有不同的形貌,用于超级电容器电极
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超级电容器作为一种功率密度高、循环寿命长的新型储能器件,其性能很大程度上依赖性质优异的电极材料,因此探究具有优良特性的电极材料一直是该领域的研究热点。过渡金属氧化物具有多种氧化价态,用作储能器件的电极时往往以法拉第反应为主,在界面处储存电荷,进而实现较高能量存贮。CoMoO4是一种双金属氧化物半导体,在催化和电极材料中具有潜在的应用。因制备工艺的不同,CoMoO4具有不同的形貌,用于超级电容器电极时,比电容变化比较大。CoMoO4粉体电极因电导率低,活性位点利用率低,体积变化大等缺点,导致电化学性能较差。针对其不足,本论文进一步探索CoMoO4的制备条件和生长环境对电化学性能的影响;在最佳制备条件下于泡沫镍基体上直接生长CoMoO4,以及AZO薄膜和CoMoO4异质结来获取电化学的协同增强效应。主要研究内容和结果分为如下三个部分:（1）以硝酸钴为钴源、钼酸钠为钼源,采用水热/溶剂热法制备出一系列CoMoO4纳米粉末,研究不同退火温度、水热温度、溶剂比例对其物相结构、微观形貌、光学带隙和电化学性能的影响。结果显示退火温度对其影响最大,当退火温度为400℃、水热温度为120℃、溶剂选用水时,CoMoO4纳米粉末比表面积最大,结晶性较弱,电化学性能最佳:在0.5 A/g的电流密度下,比容量达到745.9 F/g,并且表现出良好的倍率性能和循环稳定性。（2）在上章的基础上进一步优化,采用原位生长工艺,在泡沫镍基体上负载CoMoO4纳米材料,通过调控前驱体溶液中钴源和钼源的含量、活性剂种类来控制CoMoO4的微观形貌。发现随着盐含量的升高,CoMoO4呈现出不同的结构,由纳米片层结构转为纳米花柱阵列,具有稳定骨架结构,但当盐含量超过4.0 mmol时,泡沫镍表面的负载量过多,产生团聚堆积现象,严重影响活性材料的利用率。以六次甲基四胺和尿素为活性剂,对CoMoO4形貌有很大改变,但在泡沫镍表面的依附力不足,容易脱落,影响循环稳定性。退火温度仍是影响电化学性能的最大因素,在400℃时,CoMoO4纳米材料与泡沫镍基体的复合电极性能最优:在0.5 A/g的电流密度下,其比容量比粉体电极提高了93.9%,达到1446.8 F/g;经3000圈循环后比容量仍有94.1%的保持率。CV峰电流与扫描速率拟合的结果表明,CoMoO4/NF电极的氧化还原过程以表面控制为主,属于电容型行为。（3）在上章的基础上进行探索,将脉冲激光沉积技术与水热法相结合,先在泡沫镍表面沉积一层AZO薄膜,再经水热反应负载CoMoO4纳米材料,其微观形貌由纳米花柱转化为纳米棒,彼此交叉分布,架构成三维网络结构。将其作为电极材料时,与泡沫镍原位生长CoMoO4相比,比容量提升了3.3%-9.1%,在0.5 A/g电流密度下最大可达1578.4 F/g,经5000次充放电后容量保持率为91.5%,显示出优越循环稳定性。并且研究了不同AZO的沉积时间对CoMoO4@AZO/NF整体性能的影响,发现随着沉积时间增加,CoMoO4@AZO/NF的电化学性能先升高后降低,在20 min时,达到最佳。
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