【摘 要】
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为了解决能源短缺等环境需求的难题,超级电容器作为一种高效的新型电化学储能设备出现在大家的视野中。它同时拥有着电容器快速充放电的优点与电池的储能特性。其中,电极材料是影响超级电容器性能和成本的关键因素。由于碳材料本身独特的晶体结构、良好的电学、机械性能以及较大的比表面积,是最早被应用于双电层电容器中的材料。金属基化合物材料在比容量上有优势,因此,本文基于碳量子点的制备和修饰与碳纳米管功能化的基础上,
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为了解决能源短缺等环境需求的难题,超级电容器作为一种高效的新型电化学储能设备出现在大家的视野中。它同时拥有着电容器快速充放电的优点与电池的储能特性。其中,电极材料是影响超级电容器性能和成本的关键因素。由于碳材料本身独特的晶体结构、良好的电学、机械性能以及较大的比表面积,是最早被应用于双电层电容器中的材料。金属基化合物材料在比容量上有优势,因此,本文基于碳量子点的制备和修饰与碳纳米管功能化的基础上,研究了碳量子点、碳纳米管与钴铝双金属氢氧化物复合材料在电化学方面的应用。主要研究内容如下:（1）首先采用三种不同方法制备碳量子点:柠檬酸充当碳源,使用尿素、水合肼、乙二胺等为氮源,水热法制备掺氮的碳量子点;用丙三醇充当碳源,磷酸三钠充当磷源,通过微波法制备掺磷的碳量子点;再用以橘皮等绿色有机物碳化等制备碳量子点。结果表明,含氮的碳量子点会发出黄色荧光,含磷的碳量子点会发出蓝色荧光。水热法制备出的碳量子点表面存在大量OH,具有更好的水溶性和荧光性。（2）将碳纳米管进行酸化氧化,解决了团聚缠绕的问题,将水热法制备的碳量子点和功能化后的碳纳米管分别加入钴铝双金属氢氧化物中,合成的CQDs/CoAl-LDH和FMWCNTs/CoAl-LDH二元复合材料增大了双金属氢氧化物的比表面积,且使结构更加稳定。在导电性、离子分散率、比电容、结构以及电化学循环稳定性方面均得到了提升,表现出更好的电化学特性,FMWCNTs/CoAl-LDH二元复合材料具有更高的比电容和循环稳定性。在电流密度为1 Ag-1时,CQDs/CoAl-LDH和FMWCNTs/CoAl-LDH二元复合材料的比电容分别为274F g-1,425F g-1,比单一的钴铝氢氧化物（208 F g-1）分别提高了 31.7%、104.3%。（3）基于二元复合材料的基础上,进一步合成了 CQDs/FMWCNTs/CoAl-LDH三元复合材料,在制备过程中得到了 CQDs/FMWCNTs二元复合碳材料,三元材料在导电性、结构稳定性、电化学可逆性、离子分散率、比电容以及充放电循环稳定性方面相比较单一材料和二元复合材料再次获得了巨大的提升。与CQDs/CoAl-LDH、FMWCNTs/CoAl-LDH、CQDs/FMWCNTs相比,CQDs/FMWCNTs/CoAl-LDH三元复合材料的比电容分别增加了108.8%,34.6%和149.8%。在不同的电流密度下,其比电容从572 F g-1降到501 Fg-1电容保持率为87.6%。图[38]表[3]参[110]
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