论文部分内容阅读
现在世界经济实力和科学水平在不断发展,对于人类社会的发展来说能源是不可或缺的。进入二十一世纪以来,超级电容器这种新型储能装置被众多科研人员重视,其原因是这一储能装置的功率密度相对较高,并且还具有快速充放电性能和优良的电化学稳定性。在电动汽车、手机电脑等便携式电子设备以及能源发电等一系列领域,超级电容器有着非常重要的应用,在当今市场环境下超级电容器这种新型储能装置的应用前景十分明朗。超级电容器的三个组成结构是电极材料、电解液以及隔膜,其中正负电极材料在整个超级电容器的组成结构中占有十分重要的地位,因为超级电容器的性能主要取决于电极材料的电化学性能,而电极材料的微观纳米形貌结构、材料的孔径大小、比表面积以及电子传输能力等因素对其电化学性能有着重要的影响。目前二元金属氧化物是一种非常有前景的超级电容器电极材料,而对于FeMo04这种二元金属氧化物应用于超级电容器的报导非常少,所以本文主要针对FeMoO4电极材料的合成方法与条件、电导率、电化学性能、循环稳定性进行研究,探索合成该材料的最适宜水热温度。另外,通过化学气相沉积法在FeMoO4表面复合碳纳米管（CNTs）,从材料的形貌结构、比表面积、电导率等方面出发对材料进行进一步的优化。具体研究工作如下:（1）利用简单的水热法成功在泡沫镍基底上合成FeMo04纳米棒阵列,研究不同的水热合成温度对材料的微观纳米形貌以及电化学性能的影响。利用XRD、XPS、SEM和TEM这些手段对材料进行表征,并且通过CV、GCD以及EIS等电化学测试手段对材料进行电化学测试。结果显示,无论是从样品形貌上还是从样品电化学性能上来说,180 ℃的水热温度是合成FeMo04纳米棒电极材料的最佳合成温度。电化学性能测试表明,180℃水热温度下合成出的FeMoO4纳米棒电极在3mA/cm2电流密度下的面积比电容达到1.34 F/cm2,与其他水热温度下合成的FeMo04电极相比,其面积比电容最高,并且还有更加优异的电导率。除此之外,其倍率性能较好,即使在电流密度高达10mA/cm2时它的比电容仍然保留85.1%。（2）成功合成了 FeMoO4/CNTs复合材料。我们以C2H2作为碳源,利用化学气相沉积法在工作（l）中最优条件下合成的FeMoO4纳米棒表面复合CNTs。CNTs具有优异的导电性、非常高的长径比、较高的机械强度以及优异的化学稳定性,一直被认为是理想的超级电容器电极材料。因此,我们利用CNTs对FeMo04纳米棒进行复合。通过Raman、XPS、SEM、TEM和电化学CV、GCD、EIS等手段对不同气相沉积条件下所获得的FeMoO4/CNTs复合材料的组成成分、形貌结构进行表征,并对电化学性能进行详细的分析。我们对不同的沉积温度对气相沉积CNTs复合FeMoO4纳米棒电极材料的影响进行了一系列研究,结果显示,在360℃温度下合成的CNTs复合的FeMoO4纳米棒（FeMoO4/CNTs-360）表现出最优异的电化学性能,将FeMoO4/CNTs-360作为三电极体系中的正极材料,在电流密度为3mA/cm2的情况下,比电容高达3.332 F/cm2,这一结果比（1）中合成的纯FeMoO4电极材料的比电容要高得多。我们还将FeMoO4/CNTs-360作为正极材料与活性炭（AC,负极材料）组装成非对称超级电容器,该器件在经历1000次充电/放电循环之后仍然保持着初始电容量的60%。