【摘 要】
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掺硼石墨烯（BDG）具有大的比表面积、高的载流子迁移率、以及优异的导电性能和良好的存储电荷能力,是超级电容器电极的理想材料之一;掺硼金刚石（BDD）具有宽电势窗口、低背景电流、
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掺硼石墨烯（BDG）具有大的比表面积、高的载流子迁移率、以及优异的导电性能和良好的存储电荷能力,是超级电容器电极的理想材料之一;掺硼金刚石（BDD）具有宽电势窗口、低背景电流、高的电化学稳定性等优点;一维的二氧化钛（TiO2）纳米管具有比表面积大和电子转移速度快的特点。因此由BDG/BDD和BDG/纳米晶（NBDD）/TiO2组装的非对称型超级电容器将具有高的比电容、好的循环稳定性和倍率性能。本文通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并采用电子辅助热丝化学气相沉积法连续生长BDD和BDG,由此构造了BDG/BDD电极和BDG/NBDD/TiO2电极,分析了两种电极的形貌、结构以及电化学性能。并将BDG/BDD电极作为阴极,BDG/NBDD/TiO2电极作为阳极,以Na Cl和Li Cl水凝胶为电解质,构造了水系钠离子电容器（SIC）和锂离子电容器（LIC）,分析了两种装置的电容性能及其应用于交流线性滤波可行性。通过构造合适的电极材料来构造水系钠离子电容器（SIC）和锂离子电容器（LIC）,达到提高工作电压、能量密度以及功率密度的目的。垂直生长的BDG形成三维多孔形态,具有短的离子扩散距离,丰富的电荷存储位点和高的结构稳定性。在Na Cl水溶液中,阴极和阳极的电势窗口分别为0～1.1 V和-1.2～0 V,在电流密度为3 m A cm-2的情况下,它们的比电容分别为66.76和23.86 m F cm-2。本文所研制的SIC和LIC这两种非对称超级电容器,可在2.5V的高工作电压运行,且具有高能量密度(SIC:47.8μWh cm-2;LIC:33.9μWh cm-2)和高功率密度(SIC:77.7 m W cm-2;LIC:65.3 m W cm-2);在90 m A cm-2的高电流密度下,2000次循环测试的比电容保持率分别达到99.5%和97.8%,且具有接近100%的库伦效率。此外,电容器在50～10000 Hz的宽频率范围内均表现出有效的交流电流滤波功能,而在高功率密度下保持较大的能量密度,这对于高频滤波非常有利。
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