【摘 要】
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超级电容器在应用中具有能够短时充放电、能量密度高、循环成本低、安全无害等优点,其性能主要取决于电极材料,因此超级电容器电极材料成为近年来研究的热门。在双电层电容器和赝电容器的电极材料的研究基础上,混合型超级电容器的电极材料在制备方法和电化学性能等方面的研究亟待深入。本课题探究了碳基材料作为骨架,附着镍钴二元系金属氧化物的复合材料的制备方法,并通过一系列测试手段探究该复合材料在作超级电容器电极时的各
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超级电容器在应用中具有能够短时充放电、能量密度高、循环成本低、安全无害等优点,其性能主要取决于电极材料,因此超级电容器电极材料成为近年来研究的热门。在双电层电容器和赝电容器的电极材料的研究基础上,混合型超级电容器的电极材料在制备方法和电化学性能等方面的研究亟待深入。本课题探究了碳基材料作为骨架,附着镍钴二元系金属氧化物的复合材料的制备方法,并通过一系列测试手段探究该复合材料在作超级电容器电极时的各项电化学性能。主要研究内容如下:通过一系列实验对水热前驱物进行对比,发现管式炉煅烧可以有效改善镍/钴/氧化石墨烯复合材料的综合性能,因此在水热反应基础上加入了高温煅烧的实验内容。对不同制备工艺得到的复合材料进行形貌表征和电化学测试等分析手段,确定了性能最佳的NiCo2O4/氧化石墨烯复合材料的制备工艺参数为:在质量浓度为1 mg/mL的氧化石墨烯悬浮液中加入NiCl2·6H2O、CoCl2·6H2O和尿素,混合搅拌后在120?C的真空干燥箱中进行6小时的水热反应,将产物过滤干燥并进行研磨,再在300?C下煅烧2小时,保护氛围为N2气体,升温速率为2?C/min,随炉冷却。形貌表征和BET测试表明该方法得到的复合材料的微观形貌为纳米微球结构,其中氧化石墨烯作为碳基体起到了较好的支撑作用,氧化石墨烯表面包覆的镍/钴(氢)氧化物经过管式炉煅烧后转变为纯净的尖晶石结构的NiCo2O4,其细长的纳米棒状结构有效提高了复合材料的比表面积,BET测试表明该材料的比表面积可以达到182.9 m2/g。对NiCo2O4/氧化石墨烯复合材料进行一系列电化学测试,结果表明,当电流密度为0.5 A/g时,其比电容值可以达到1069 F/g,电流密度为1 A/g时,比电容值可以达到885 F/g,电容保持率为83%;在3 A/g电流密度下循环100次,比电容值下降为初始值的82.76%,循环次数达到1000次时,比电容值仍然保有45%的初始电容值,表明该方法制备得到的复合材料具有优异的电容性能。
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