【摘 要】
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普鲁士蓝（PB）及其类似物（PBAs）是一类具有开放框架结构的家族,因其独特的性能被认为是很有前途的电极材料,在天然气存储、电池、催化、能量分离、电荷转移、药物输送和传感器等领域均有应用。我们主要研究的是其作为活性材料的电化学能量存储和转换,例如用于超级电容器（SCs）、锂离子电池（LIBs）,钠离子电池（NIBs）,钾离子电池（KIBs）以及电化学催化剂。本论文着重于PBAs及其相关复合材料的合
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普鲁士蓝（PB）及其类似物（PBAs）是一类具有开放框架结构的家族,因其独特的性能被认为是很有前途的电极材料,在天然气存储、电池、催化、能量分离、电荷转移、药物输送和传感器等领域均有应用。我们主要研究的是其作为活性材料的电化学能量存储和转换,例如用于超级电容器（SCs）、锂离子电池（LIBs）,钠离子电池（NIBs）,钾离子电池（KIBs）以及电化学催化剂。本论文着重于PBAs及其相关复合材料的合成和形貌的调节用于超级电容器电极材料。其中包括通过调节钴氰化钾和铁氰化钾的比例,使普鲁士蓝类似物在酸溶液中原位生长在泡沫镍（NF）上的策略,以及采用分步生长策略以四氧化三钴纳米线作为骨架将普鲁士蓝类似物立方体长在氢氧化镍纳米片上,两种均实现了超电性能的大大提升。具体内容总结如下:（1）通过原位化学刻蚀工艺,成功制备了不同Co和Fe比例的NiCoxFe1-x-PBA/NF电极。并对材料进行了一系列的测试和表征。值得注意的是,这一系列新型复合材料的超级电容器性能十分优异。其中NiCo-PBA/NF电极在3 M KOH溶液中,在1 m A cm-2条件下的面积电容为2242 m F cm-2,循环稳定性良好。此外,以NiCo-PBA/NF为正极,AC/NF为负极的不对称超级电容器电池可以提供优异的能量密度(39.4 Wh kg-1)和功率密度(4003 W kg-1)。本工作突出了这种协同效应优化的复合材料的设计策略,对超级电容器的发展具有重要的推动作用。（2）使用分步生长的合成方法成功制备形貌良好的PBA/Ni（OH）2/Co3O4/NF纳米复合材料,得益于组分间的协同作用和Co3O4纳米线的形貌优势,材料的超电性能相比单组分得到很大提升。很少有报道通过分步合成方法成功制备四元杂化纳米复合材料的案例。当被用作为SCs器件时它们的电化学性能十分优异,其比电容为643.6 C g-1(1 m A cm-2),且具有良好的循环稳定性。另外,以Ni Fe PBA/Ni（OH）2/Co3O4/NF为正极、活性炭（AC）为负极的非对称超级电容器（ASC）体系也成功制备并表现出了超高能量密度(23.4 Wh kg-1)和功率密度(570W kg-1)。本研究突出了四元杂化纳米复合材料高效储能器件的设计策略。本文着重研究普鲁士蓝（PB）及其类似物（PBAs）和它们相关的复合物,基于电化学性能研究不同金属比例之间的协同效应以及基底对结构的影响,解释说明普鲁士蓝材料的结构多样性和其性能与结构的相关性。进一步证明普鲁士蓝材料在超级电容器上具有良好的应用前景。
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