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研究开发高性能电极材料对于提高超级电容器电化学性能至关重要。近年来,有关过渡金属化合物掺杂碳电极材料的研究受到了人们的高度关注。本文首先以两种不同结构与组成的镍钴金属有机骨架材料(Ni-Co-MOFs)作为前驱体,将其通过热处理,分别得到了一系列镍钴双金属氧化物掺杂碳材料,并研究了其电化学性能。然后,又以海藻酸钠作为碳源,含有过渡金属元素的六水合硝酸镍、六水合硝酸钴为交联剂,硫脲为硫源,通过交联法、热处理法和水热法制备了一系列镍钴双金属硫化物掺杂石墨碳纳米杂化材料,并研究了其电化学性能。主要研究内容和结论如下:(1)以金属有机骨架材料Ni-Co/H3BTC-MOFs为前驱体,经过简单的热处理,通过调节热处理过程中的氧化温度和恒温时间,得到了一系列球状镍钴双金属氧化物掺杂碳(NCHO/C)杂化材料,并研究了其电化学性能。研究结果表明,在氧化温度为270°C,恒温时间为120 min的条件下,所制备的NCHO/C-270-120材料具有最佳的电化学性能。以NCHO/C-270-120作为超级电容器电极材料,6 M KOH为电解质溶液,在三电极体系中,表现出-0.2 V-0.7 V的宽电压窗口,在1 A g-1的电流密度下,其比容量为610.1 C g-1,当电流密度放大10倍后,比容量保持了初始值的84.2%。以NCHO/C-270-120为正极,以活性炭(AC)为负极组装了NCHO/C-270-120//AC非对称超级电容器(ASC)器件,器件在849.74 W kg-1的功率密度下,表现出30.52 Wh kg-1的能量密度,当功率密度增大到4.24 k W kg-1,仍可以提供22.54 Wh kg-1的能量密度。(2)以金属有机骨架材料Ni-Co/PTA-MOFs为前驱体,经过简单的热处理,通过调节热处理过程中的氧化温度和恒温时间,得到了一系列珊瑚状镍钴双金属氧化物掺杂碳(NCPO/C)纳米杂化材料。在氧化温度为280°C,恒温时间为60min的条件下,所制备的NCPO/C-280-60材料具有最佳的电化学性能。以NCPO/C-280-60作为超级电容器电极材料,6 M KOH为电解质溶液,在三电极体系中,表现出-0.2 V-0.7 V的宽电压窗口,在1 A g-1的电流密度下,其比容量为852.5 C g-1,当电流密度放大10倍后,比容量保持了初始值的84.5%。以NCPO/C-280-60为正极,以AC为负极组装了ASC器件NCPO/C-280-60//AC,器件在850.52 W kg-1的功率密度下,表现出39.22 Wh kg-1的能量密度,当功率密度增大到4.25 k W kg-1时,仍可以提供31.28 Wh kg-1的能量密度。(3)以海藻酸钠为碳源,六水合硝酸镍和六水合硝酸钴为交联剂,采用交联法、热处理和水热法,通过调节镍钴金属盐的摩尔比和硫化过程中硫脲的用量,得到了一系列NCBS/C纳米杂化材料。在Ni(NO3)2·6H2O与Co(NO3)2·6H2O摩尔比为1:1,硫脲添加量为0.1 g的条件下合成的NCBS/C-1-0.1纳米杂化材料具有最佳的电化学性能。在三电极体系中,以6 M KOH为电解质溶液,在1 A g-1下,NCBS/C-1-0.1电极材料的比容量可达742.9 C g-1,电流密度放大10倍后,容量保持率为98.2%,电极材料具有较高的倍率性能和较低的电化学阻抗。以NCBS/C-1-0.1纳米杂化材料为正极组装的NCBS/C-1-0.1//AC ASC器件在功率密度为850.00 W kg-1时,具有53.00 Wh kg-1的高能量密度。此外,在5 A g-1下进行5000次循环后,器件容量保持率可达到83.78%。