论文部分内容阅读
随着工业经济的发展和人民生活质量的提高，能源消耗日益增长，储存可再生的太阳能、风能等绿色能源成为解决能源危机和环境污染的重要途径。超级电容器是一种新型的储能器件，具有高的功率密度、高的能量密度、长的使用寿命和环境友好等优点，成为了最有前景的储能器件之一。电极材料是超级电容器的核心组成，其电化学性质的优化是提高超级电容器储能性能的主要途径。对于处于发展阶段的超级电容器电极材料，目前的科学研究主要集中在寻找高理论电容值、高导电性的电极材料，或者合理构建高比表面积的片、带、管等结构或复合结构来提高电极材料的利用率。硫钴镍具有高的理论电容值、高的导电性、良好的循环性能、环境友好等优点，因此成为了目前超级电容器电极材料研究的热点之一，而且管状的硫钴镍表现出最好的电化学性能。本文根据柯肯达尔效应合成不同镍钴比的硫钴镍Ni3-xCoxS4，研究镍钴比对 Ni3-xCoxS4电化学性质的影响；为了进一步提高硫钴镍电极材料的面电容，又采用了化学复合手段，合成了核壳异质结构的NiCo2S4@NiCoxSy。 本研究主要内容包括：⑴通过二步水热的方法，在碳布上成功合成了四种镍钴比的镍-钴硫化物Ni3-xCoxS4，即Ni1.5Co1.5S4（Co-1.5）、NiCo2S4（Co-2）、Ni0.75Co2.25S4（Co-2.25）、Ni0.5Co2.5S4（Co-2.5）。⑵随着Ni3-xCoxS4中钴元素的增多，Ni3-xCoxS4纳米管长度不断增加，四种镍钴比的Ni3-xCoxS4壁厚几乎不变，都为30 nm左右的纳米管；Ni3-xCoxS4的晶体结构也不因镍钴比的不同而变化。以碳布为基底的Ni3-xCoxS4纳米管阵列电极，Co-2.25的电化学性能最佳，在电流密度为1A/g时，比电容达到1856F/g；并且具有很好的倍率性能，电流密度增加50倍，还能保持1633F/g的高电容；电极优良电化学性能，源于电极材料合理的形貌和成分的共同作用。⑶通过电化学沉积的方法，在NiCo2S4纳米管阵列的基础上合成了核壳异质结构的NiCo2S4@NiCoxSy，得到了相对高的面电容；电化学沉积次数为8次时，电容值最高，电流密度为1mA/cm2时，面电容达3.9F/cm2；高的面电容，源于核壳异质结构的合理设计。