【摘 要】
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α-Co（OH）2具有类水滑石层状结构,理论容量高达3460 F/g,是一类具有潜力的超级电容器电极材料。然而α-Co（OH）2在制备过程中纳米片层易于聚集,导致实际比电容远远小于它的理论容量。因此,需要通过对α-Co（OH）2进行改性,提高其电化学性能。本文采用具有纳米线结构的VO2、纳米花瓣结构的Sn O2和复合纳米花瓣结构的Sn O2/Ni（OH）2三种材料分别对α-Co（OH）2进行复合改
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α-Co（OH）2具有类水滑石层状结构,理论容量高达3460 F/g,是一类具有潜力的超级电容器电极材料。然而α-Co（OH）2在制备过程中纳米片层易于聚集,导致实际比电容远远小于它的理论容量。因此,需要通过对α-Co（OH）2进行改性,提高其电化学性能。本文采用具有纳米线结构的VO2、纳米花瓣结构的Sn O2和复合纳米花瓣结构的Sn O2/Ni（OH）2三种材料分别对α-Co（OH）2进行复合改性,同时对复合材料微观结构和电化学性能进行了研究。通过水热法制备得到VO2纳米线,在其表面原位生长α-Co（OH）2纳米片层。形成了以VO2纳米线为载体,具有特殊结构的VO2/Co（OH）2纳米复合材料。制得的VO2纳米线具有较高的结晶度,复合后使得复合材料的比表面积增加。纯α-Co（OH）2的比电容为526.2 F/g,当质量比VO2:Co（OH）2=1:2时,复合材料在1 A/g电流密度下比电容为762.6 F/g,比纯α-Co（OH）2的比电容提高近44.9%;10 A/g电流密度下为582.6 F/g;在此电流密度下3000周充放电循环后,容量保持率高达76.7%,比纯α-Co（OH）2提高近71.1%。复合材料具有较好的倍率性能和循环稳定性。利用第一性原理计算复合材料能带和态密度得知,复合材料的带隙减小,费米能级附近电子出现的概率增加,电导率升高。利用水热法制备得到纳米花瓣结构的SnO2,将其原位与α-Co（OH）2复合,形成了以Sn O2纳米花瓣为载体,具有特殊结构的Sn O2/Co（OH）2纳米复合材料。Sn O2具有较高的结晶度,复合后增加了α-Co（OH）2纳米片层之间的孔隙,增大了复合材料的比表面积。当质量比Sn O2:Co（OH）2=1:2时,复合材料在1 A/g电流密度下比电容为852.4 F/g,比纯α-Co（OH）2提高近62.0%;在10 A/g电流密度下为初始比电容的78.5%;3000周充放电循环后容量保持率为75.1%,比纯α-Co（OH）2提高近92.5%,表现出优异的电化学性能。由能带和态密度结果分析得知,复合材料的带隙减小,费米能级附近电子出现的概率增加,电导率升高。水热法合成了二元SnO2/Ni（OH）2纳米复合材料,在1 A/g电流密度下比电容高达1454.6F/g;10 A/g电流密度下比电容为412.4 F/g;2000次循环后容量保持率为32.8%。二元复合材料比电容很高,但倍率性能和循环稳定性较差。通过与α-Co（OH）2复合得到Sn O2/Ni（OH）2/Co（OH）2三元纳米复合材料,在各组元协同作用下,复合材料电化学性能全面得到提高。在1 A/g电流密度下比电容为1292.0 F/g;在10 A/g的电流密度下,仍具有初始比电容的66.2%,2000周循环后容量保持率达到73.3%。α-Co（OH）2组元提高了复合材料到的倍率性能和循环稳定性。该论文有图33幅,表4个,参考文献122篇。
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