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现代科学技术的飞速发展和人们的日常生活依赖着对各种电子产品和能源的利用,如何实现能源的高效存储是本世纪科学领域问题中的一大挑战。超级电容器(SCs)作为一种含有巨大潜力的储能设备具有诸多优点,其中电极材料是SCs的核心之一,因此,对于高性能电极材料的设计合成备受人们的关注。金属氧化物材料因其赝电容反应机制而具有较高的电化学性能。相对于单金属氧化物而言,三元金属氧化物可以掺杂其它快速变价的金属离子而使其电化学性能更为出色。ZnCo2O4依靠Co2+/Co3+离子之间的电子转移来展现高的赝电容性质,此外Ni(OH)2的赝电容来自于Ni2+/Ni3+电对之间的电荷转移,电化学性质同样出色,因此受到科研人员的广泛研究。本论文以金属泡沫镍为导电基底,设计合成直接生长在泡沫镍上的具备高电化学性质的ZnCo2O4纳米线阵列以及由纳米线编织而成的新型ZnCo2O4纳米片阵列结构。同时通过简单的水热法合成高比电容的ZnCo2O4@Ni(OH)2复合电极材料。该复合材料具有高比表面积、更快的氧化还原速率和多孔结构等优点。本论文所获得的主要研究成果如下:(1)以温和水热法和高温煅烧方式,通过改变合成反应所用溶剂在泡沫镍上生长了尺寸均匀的ZnCo2O4纳米线(ZnCo2O4 NWAs)和ZnCo2O4纳米片(ZnCo2O4 NSAs)阵列。将两种材料制备成电极,在三电极体系中以2 M KOH为电解液对其进行系列测试。结果显示,当电流密度为2 mA cm-2时,采用ZnCo2O4纳米线为电极,测得的比电容高达2049 F g-1,为相同电流密度条件下,采用ZnCo2O4纳米片为电极所取得比电容值的1.8倍。ZnCo2O4纳米线在循环稳定性方面也有良好表现,经过3000次循环后,其电容保持率为88.8%,高于ZnCo2O4纳米片(79.9%)。该ZnCo2O4纳米线的电化学性质高于很多已经报道的ZnCo2O4电极材料的性质。以ZnCo2O4 NWAs为正极组装了ZnCo2O4NWAs//AC非对称超级电容器(ASC),并测试了其电化学性能。测试结果表明,在能量密度为37.5 W h kg-1(358.2 W kg-1),电流密度为10 mA cm-2下循环3000次之后,该ASC的电容损失11.8%,这一结果优于已经报道的ASC的电化学性能。(2)通过两步水热法并控制反应时间,在泡沫镍基底上直接生长了ZnCo2O4@Ni(OH)2核-壳纳米结构复合电极材料。对其结构、形貌、电化学性质进行了表征。在电流密度为2 mA cm-2条件下,通过标准三电极系统测得ZnCo2O4@Ni(OH)2的质量比电容值可达到2718.49 F g-1,其面积比电容为6.47 F cm-2。在20 mA cm-2大电流密度下循环3000次后,比电容值保留了材料初始电容值的73.3%。合成的复合电极的电化学性能高于许多已报道的复合电极材料。由ZnCo2O4@Ni(OH)2为正极、AC为负极组装而成的ZnCo2O4@Ni(OH)2//AC ASC器件的最大能量密度达到46.6 W h kg-1(283.4 W kg-1),循环稳定性测试显示经过3000次循环后电容损失率为9.7%。这种ASC的电化学性能同样高于很多已报道的ASC的电化学性能。这些结果都说明ZnCo2O4@Ni(OH)2电极具有良好的电化学性能,可以进一步应用在超级电容器等储能设备领域。