超级电容器电极材料MoS2的改性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longkeming
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能源短缺是人类面临的重大全球性问题。绿色高效的超级电容器从众多储能设备中脱颖而出,其中过渡金属硫化物是近年来超级电容器电极材料的研究热点。本文以MoS2为基体材料,首先通过与PPY复合、Co元素掺杂的方式改良MoS2的电化学性能,然后将赝电容行为良好的Mo0.7Co0.3S2分别与g-C3N4和rGO分别进行复合,对改性后的复合材料进行微观结构和电化学性能研究,主要进行以下内容研究:1.利用水热法制备纯MoS2,采用原位聚合法分别制备纯PPY和MoS2/PPY复合材料,并通过XRD、SEM、TEM和EDS等技术对材料进行表征,结果表明纯MoS2属六方晶系且为纯相,具有片层状结构,呈花状微球。PPY占比为45%的复合材料呈微球状,颗粒尺寸均匀,各元素分布均匀。其电极的扫描速率增大20倍前后的比电容分别为750 Fg-1和604.38 Fg-1,电容保持率分别为80.6%。2.采用水热法制备Co掺杂Mo1-xCoxS2电极材料。发现Mo0.7Co0.3S2样品为花状微球结构,比表面积变大,结构更加稳定。每个电极都呈现赝电容行为,其中当扫描速率为50 mVs-1时,Mo0.7Co0.3S2电极的比电容最高,为765.13 Fg-1。而且Mo0.7Co0.3S2电极的阻抗最小,电容保持率也最高。3.利用高温烧结法制得g-C3N4,采用水热法将Mo0.7Co0.3S2均匀地生长在g-C3N4的表面,合成复合材料Mo0.7Co0.3S2/g-C3N4。当g-C3N4含量为10 wt.%时,Mo0.7Co0.3S2/g-C3N4电极的比容量最大,扫描速率增大20倍后,其电容保持率为86.28%。石墨相碳化氮能有效减小其的阻抗,使得其电极的阻抗最小。在电流密度为5 Ag-1下,经过3000圈长循环测试,电荷储能效率高达97.46%,展示出极其优异的循环稳定性和电容行为。4.通过Hummers法制得GO,利用水热法制备不同rGO含量的Mo0.7Co0.3S2/rGO纳米复合材料。复合材料呈现出和MoS2类似的花状微球,表面被一层薄纱似的石墨烯包裹着。当rGO含量为20 wt.%时,Mo0.7Co0.3S2/rGO电极材料的电容性能最佳,在5 mVs-1和100 mVs-1下的比容量分别为1648.75 Fg-1和1386.06 Fg-1,电容保持率为86.47%。rGO优化了电极材料的导电性,表现出最佳的导电率。
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