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随着科技的发展,电子产品和新能源汽车在当今社会被广泛应用。在这些电子产品和新能源汽车中,能源储存部件越来越重要。因为它们直接影响电子产品和新能源汽车轻便化、持久续航和使用寿命等重要性能。另一方面,全球人口数量呈几何级数增长导致人类对传统交通工具的需求越来越迫切,但是传统交通工具的内燃机靠不可再生化石燃料的燃烧来提供动力,这将导致一连串的环境问题比如温室效应、酸雨和空气能见度降低等和化石燃料的不可持续发展。解决这些棘手问题的有效途径是开发一种高性能的储能器件来代替传统不可再生化石燃料,比如超级电容器。超级电容器具有良好的循环稳定性、功率密度、高的比电容、能量密度和对环境友好等特点使得超级电容器成为最有希望代替传统不可再生化石燃料的储能器件。在超级电容器领域研究的课题主要聚焦在探索新型具有高比电容、良好的循环稳定性、功率密度和能量密度的电极材料。迄今为止使用最广泛的超级电容器电极材料仍然是碳材料,比如活性炭、碳纳米管、多孔碳和石墨烯等。虽然它们具有高比表面积、良好的电子导电率和宽的运行温度范围等优点,但是它们储能机理为电化学双层电容器,导致理论比电容很低。因此碳材料很难满足新一代电气设备的性能需求,开发新型超级电容器电极材料已迫在眉捷。 二硫化钼(MoS2)作为过渡金属硫族化合物的代表,已经被证实单层二硫化钼由钼原子层夹在两个硫原子层之间组成并且层与层之间通过范德华力相互作用。由于其独特的结构可以容纳离子插入层间而不会引起严重的结构膨胀并且其结构允许离子在充电/放电过程中快速传输,但是传统水热合成的花状二硫化钼具有较低的比表面积并且其为半导体材料电导率较低,较低的比表面积和电导率导致其电化学性能较差。本论文通过超声辅助和冷冻干燥技术,将二硫化钼制备成具有高比表面积和多孔的气凝胶状结构,从而提高二硫化钼电极材料的比电容和循环稳定性;并通过溶剂热法制备出具有金属性和高电导率的花状二硫化钒纳米材料。本论文的主要内容如下: 1、通过在水热反应和冷冻干燥过程之间引入超声处理过程,成功合成出MoS2气凝胶,并研究了其超级电容器性能。XRD、Raman和FESEM表征表明,MoS2气凝胶是由高度无序的纳米片堆积构成的。氮吸附/脱附实验表明MoS2气凝胶具有55.14 m2 g-1的高比表面积和0.51 cm3 g-1的大量孔体积。电化学测试显示MoS2气凝胶电极在5 mV s-1的扫描速率下表现出166.7 F g-1的高比电容,并且在电流密度为1 A g-1下经过3000次连续充电/放电过程后仍保持初始比容量值的87.7 %,即显示出良好的循环稳定性。MoS2气凝胶的杰出电化学性能可归功于以下原因:其高比表面积可为电荷储存提供更多的活性位点,并且独特的多孔结构可缓冲充电/放电过程中的体积膨胀。实验结果表明MoS2气凝胶可能成为非常有前景的超级电容器电极材料。 2、通过溶剂热反应,将原钒酸钠和硫代乙酰胺在160℃保温24小时获得VS2纳米花结构,并研究了其超级电容器性能。通过XRD、Raman和FESEM表征表明,VS2样品具有高的结晶度和纯度以及花状形貌。通过循环伏安、恒电流充放电和电化学交流阻抗谱分析得出花状VS2电极在10 mV s-1的扫描速率下表现出236.1 F g-1的高比电容,并且在电流密度为1 A g-1下经过4000次连续充电/放电过程后保持初始比电容的86.8 %。花状VS2的杰出电化学性能可归因于以下原因:杰出的金属特性电导率可增加其电化学性能。实验结果表明花状VS2是非常有前景的超级电容器电极材料。