过渡金属氧化物基电极材料的制备及其电容性能研究

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1、过渡金属氧化物基电极材料的制备及其电容性能研究PreparationandCapacitivePropertiesoftheTransitionMetalOxideBasedElectrodeMaterials一级学科：化学学科专业：无机化学作者姓名：徐晓阳指导教师：高建平教授天津大学理学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

2、明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：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天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要超级电容器作为一种高效清洁的储能设备，其性能主要决定于电极材料。过渡金属氧化物由于其良好的电容性能在超级电容器电极材料领域备受关注。目前虽然已经报道了一些过渡金属氧化物

3、用于超级电容器的电极材料，但是它们各自存在一些缺点，所以开发新的具有电容性能的金属氧化物电极材料是非常必要的。本论文首次报道了铬氧化物和四硫钼酸盐这两类超级电容器电极材料，为今后超级电容器电极材料的选择提供了更加广阔的空间。然而，过渡金属氧化物的导电性一般较低，电解质离子向电极的扩散距离较短，导致其循环稳定性偏低而且实际比电容值也远远低于其理论值。针对这些问题，本论文研究了双金属氧化物、金属硫化物、金属氧化物/载体以及具有特殊形貌金属氧化物的电容性能。（1）与铬单金属氧化物Cr2O3（130F/g（1A/g），90%）相比，铬双金属氧化物NiCr2O4和CoCr2O4的比电容值可分别提高至3

4、29F/g（1.2A/g）和233F/g（1A/g），而且在100mV/s充放电循环1000次电容保留率分别达到90%和99%。（2）采用简单的化学沉淀法制备的CoMoS4在电流密度为1A/g时比电容值高达661F/g，远远高于文献报道的CoMoO4。（3）以还原氧化石墨烯（RGO）为载体制备了In2O3/RGO和MnMoO4/RGO两种复合材料，它们比其对应的单组份不论是比电容值还是循环稳定性均有大幅度提高。以NiWO4片为载体负载CoWO4纳米颗粒得到的CoWO4/NiWO4复合材料，具有较高的比电容值（668F/g（1.2A/g））和良好的循环稳定性。（4）制备了类蒲公英状NiCo2O

5、4/氮掺杂碳/泡沫镍和类花状NiCoO2/泡沫镍两种自支撑电极，它们可以直接用于超级电容器电极，比电容值分别高达864F/g（1A/g）和756F/g（0.75A/g）。此外，我们分别将制备的CoMoS4和类花状NiCoO2/泡沫镍用作正极、水合肼还原的RGO（h-RGO）作负极组装了CoMoS4//h-RGO和NiCoO2/泡沫镍//h-RGO两种混合超级电容器，它们的能量密度分别可达到27.2Wh/kg和25.7Wh/kg。我们还将生物废弃物核桃壳产生的活性碳材料组装成了全固体超级电容器，它也表现出良好的电容性能。关键词：超级电容器，金属氧化物，载体，金属硫化物，形貌I万方数据ABSTR

6、ACTSupercapacitorisanefficientandcleanenergystoragedevice,anditspropertiesgreatlydependontheinherentfeaturesofelectrodematerials.Transitionmetaloxidesattractmuchattentiontobeusedinsupercapacitorelectrodematerials,owingtothegoodsupercapacitiveperformances.Recently,sometransitionmetaloxideshavebeenre

7、portedtobeusedaselectrodematerialsofsupercapacitors,buttheyalsohavesomedefects.Therefore,itisverynecessarytodevelopsomeothermetaloxidestoserveaselectrodematerials.Inthispaper,itisfirsttimetoinvestigatethesu