金属氧化物纳米阵列结构的合成及其超电容性能的研究

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1、学校代号10532学号B1211S011分类号密级博士学位论文金属氧化物纳米阵列结构的合成及其超电容性能的研究学位申请人姓名郭迪培养单位化学化工学院导师姓名及职称王太宏教授学科专业化学工程与技术研究方向纳米材料制备与应用论文提交日期2015年4月28日学校代号：10532学号：B1211S011密级：湖南大学博士学位论文金属氧化物纳米阵列结构的合成及其超电容性能的研究学位申请人姓名：郭迪导师姓名及职称：王太宏教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学工程与技术论文提交日期：2015年4月28日论文答辩日期：2015年5月28日答辩委员会主席：胡家文教授TheResearchonth

2、eSynthesisofMetalOxideNanoarrayStructureandTheirPseudocapacitvePerformancebyGUODiB.S.(HunanUniversity)2010AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinChemicalEngineeringandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGT

3、aihongMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加示注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期；年／月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部

4、或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。请在上相应方框内巧（作者签名日期：年／月／日导师＾名日＾ｇ／０Ｉ金属氧化物纳米阵列结构的合成及其超电容性能的研究摘要随着日益增长的移动电子设备对能源的需求，作为电化学储能元件，超级电容器因其快速充放电，高功率密度，长循环寿命和较低的成本，受到了广泛的关注。然而较低的能量密度限制了超级电容器在许多重要领域的应用。为了克服这一缺陷，研究者致力于提升超级电容器的能量密度，使其达到电池的水

5、平。一种行之有效的方法是在导电基底上生长金属氧化物纳米阵列结构，直接作为无粘结剂的集成化电极。这样的设计在提高比容量，改善循环性能以及获得良好的倍率性能方面，具有突出的优势。因为阵列电极具有较为独特的几何结构特点。较高的比表面积提供了更多的活性位点，与基底材料保持紧密接触的纳米阵列可为电子的快速传递提供有效的通道，阵列单元之间的空隙有利于电解液离子扩散进入电极内部，复合核壳阵列可以发挥不同组分之间的协同作用。本文的研究目标在于采用简单环保的水热法合理设计不同种类的金属氧化物纳米阵列结构，并系统地研究阵列的生长过程以及不同阵列结构对性能的影响。研究它们在超级电容器应用方面的性能优势

6、。研究内容主要包括以下几点：（1）在本章，我们报道了一种简单的无模板水热法在泡沫镍基底上大面积合成CoMoO4纳米片阵列，CoMoO4纳米片阵列的形貌通过扫描电镜和透射电镜来表征，纳米片的晶相结构通过XRD测试确定。通过一系列改变反应时间的实验，研究CoMoO4纳米片阵列的生长过程，推测其形成机理。将CoMoO4纳米片阵列直接作为无粘结剂电极应用于超电容的性能测试，CoMoO4纳米片阵列表现出非-2-2常好的电容特性。在4mAcm电流密度下，纳米片阵列的比容量高达1.26Fcm。-2在12mAcm电流密度下，4000次循环保持率为79.5%，其性能远优于CoMoO4粉体材料。这主

7、要归因于CoMoO4完全可逆的电化学属性和纳米片阵列低电阻多通道的结构特点。（2）一种简单可行的无模板水热法用于在泡沫镍基底上合成NiMoO4纳米线阵列，并构建高性能超级电容器。所制备的NiMoO4纳米线阵列在大电流密度（112-2-1-2-1mAcm即74.7Ag）下，表现出很高的比容量（1.96Fcm即1308Fg），并且具有良好的倍率性能和循环稳定性。这样突出的电容性能是因为一维纳米线阵列的电极结构，以及双金属氧化物中Ni与Mo两种元素的协同作用。我们的工作证实了合理设计新