论文部分内容阅读
金属钼基化合物因独特的电子导电性、多个可用的氧化态以及由较弱的范德华力耦合特殊的几何结构等特点。基于以上优点,使得金属钼基化合物成为超级电容器的的理想电极材料。本文针对金属钼基化合物,利用不同制备方法,成功合成出花状MoO2/MoS2复合电极材料。在此基础上,利用第三主族元素电负性的不同,进而制备并研究MoSe2电极材料。此外,在正四价钼化合物的研究基础上,进一步探索正六价钼化合物的电化学性能,成功制备出取向不同的MoO3电极材料。利用XRD、SEM、TEM、BET和Mapping等测试技术对所制备的材料的微观结构和形貌进行了分析,同时用循环伏安（CV）、恒电流充放电（PT）和电化学阻抗（EIS）等技术测试其电化学性能,并针对其电化学性能与结构的关系展开研究。主要研究内容和结果如下:一、以钼酸铵、九水硫化钠、硼氢化钠为原料,通过控制九水硫化钠的质量,采用简单水热法制备MoO2/MoS2电极材料。通过对产物进行结构表征,当九水硫化钠质量为0.75 g时所得到的MoO2/MoS2样品具有特殊的花状微球结构,这种特殊纳米微球结构有利于电解液离子的扩散。由于具有较好的导电性,特殊的花状结构以及MoO2和MoS2之间储能机制的协同效应,所制备的MoO2/MoS2电极材料具有良好的电化学性能,在5 mV s-1扫描速率下,MoO2/MoS2的比容量可以达到433.3 F g-1;在经过5000次循环后,比容量保持率为84.41%,相比纯的MoO2（循环2000圈保持33.33%）和MoS2（循环2000圈保持58.33%）具有优异的循环稳定性。二、以钼酸铵、硒粉、硼氢化钠为原料,采用简单水热法和后续的热处理工艺,成功合成了MoSe2样品,研究MoSe2样品的电化学性能。此外,还探究了Mo元素与处于同主族的O、S、Se化合而成的MoO2、MoS2及MoSe2三中电极材料之间的电化学性能差异,进一步研究同主族不同电负性的非金属元素对于钼基化合物电极材料电化学性能的影响。结果显示所制备的MoSe2具有独特的鸡冠花状结构和较高的电导性。电化学结果显示其倍率性能较MoO2和MoS2电极材料优异,在5 A g-1电流密度下,倍率性能可达75.6%。此外,为了探究MoSe2的器件特性,用所制备的MoSe2作为负极,自制活性炭（SHAC）作为负极,组装了MoSe2//SHAC非对称电容器。MoSe2//SHAC电容器在01.9 V的工作窗口下,电流密度为1 A g-1时,比容量可达62.08 A g-1。同时,能量密度可达31.1 Wh kg-1,在1 A g-1电流密度下进行循环稳定性测试,循环6000圈容量依旧可以保持初始容量的94%,仅仅衰减了6%。三、以钼酸钠为原料,去离子水为溶剂,利用硝酸调控pH并采用简单化学沉淀法制备不同取向的MoO3,电化学测试发现当硝酸浓度为5.2 mol L-1时,MoO3在（040）晶面择优生长。同时,在该条件下的MoO3电极材料具有优异的电化学性能,电流密度为1 A g-1时容量可达531.85 F g-1,循环3500圈后保持初始容量的96%。在此基础上,用MoO3做为负极,用分级纳米多孔碳（HNC-IPNs）做为正极,构建MoO3//HNC-IPNs非对称超级电容器。该电容器在02.0 V的电位窗口下表现出优异的应用特性,在1 A g-1电流密度下其容量最高达到54.72 F g-1。同时,其能量密度和功率密度均优于AC//AC对称超级电容器。