氮化钛及碳化硅基多孔纤维制备与性能研究

来源 :华北理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angelgsj
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多孔氮化钛(TiN)及碳化硅(SiC)纤维具有电导率高和化学稳定性好等特点,是超级电容器理想的电极材料之一。采用静电纺丝法结合还原氮化及碳热还原技术制备出TiN及SiC多孔纤维,并通过水热工艺在纤维表面生长过渡金属氧化物纳米结构,从而提高电极材料电化学性能。1)以钛酸四丁酯为钛源,PVP为助纺剂,采用静电纺丝结合还原氮化法制备多孔TiN纤维。采用水热法在TiN纤维表面生长Co O、Ni O和Co Ni O2纳米线,利用XRD、SEM、EDS、BET及电化学测试等分析表征了不同氧化物对多孔TiN纤维组成、结构及电化学性能的影响。结果表明:TiN纤维中孔结构明显,比表面积为37.0 m2/g,在50 m A/g的电流密度下其比电容为143 F/g。TiN/Co O复合纤维比电容较低为106.2 F/g,但循环寿命较高。TiN/Ni O复合纤维其比电容增大至174.1F/g,但稳定性较差。水热引入Co和Ni元素后,在TiN纤维表面生长Co Ni O2纳米线,比表面积为123.8 m2/g,平均孔径为13.6 nm,当电流密度为50 m A/g时,其比电容最大为205.4 F/g,循环稳定性良好。2)以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用静电纺丝结合碳热还原得到结晶程度较高的β-SiC纤维。纤维呈中空管状结构,比表面积为92.6 m2/g,比电容最大为155.7 F/g。经水热复合过渡金属氧化物后,SiC/复合纤维被团聚的Co3O4纳米片包覆,其电化学性能有所降低。而SiC表面复合/Ni O纳米片结构后,纤维比表面积较大为465.8 m2/g,且比电容有所提高,为258.1 F/g。当SiC与Ni Co2O4复合时,其比电容有较大提高,在50 m A/g的电流密度下其比电容为300.3 F/g,且内阻较小为0.9Ω,当功率密度为58.1 W/kg时,能量密度为60.1 Wh/kg。图97幅;表26个;参104篇。
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