钴酸镍电极材料的设计制备及超级电容器应用

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:O70607227
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金属氧化物由于具有出色的物理和化学特性,吸引了电子,医学和化学等领域的科学家。在过去的二十年中,对它在催化和绿色能源的应用中进行了广泛的研究。来自不同研究的结果表明,与传统能源材料相比,具有不同结构及丰富表面形貌的金属化合物可以有效地增强绿色能源的转化和存储。这篇文章着重于介绍钴酸镍及其以钴酸镍为基础合成的复合材料。并且通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X-射线粉末衍射(XRD)和比表面积分析仪(BET)等方法对制备的电极材料进行了研究,以确定其结构,形态和组成特征。此外,通过循环伏安法(CV),恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗谱(EIS),研究了电极材料的在3.0 M KOH水溶液的电化学性能。采用简单的水热法合成单一化合物NiCo2O4,由于其成本低廉,环境兼容性和较高的理论比电容,化合物NiCo2O4用于电化学电容器是非常有前景的电极。通过表征,NiCo2O4具有片层花状的空间结构。众所周知,电极性能与其结构密切相关。通过电化学测试,在电流密度为0.5 A g-1时具有最高比电容为942 F g-1,并且在1 A g-1的电流密度下对电极进行循环稳定性的测试,当循环1500圈时,比电容的保留率为85%。利用化合物NiCo2O4优异的电化学性能这一特点,对化合物NiCo2O4进行进一步研究。通过合成块状CuS并在合成化合物NiCo2O4过程中将两种化合物进行复合。合成具有新型块状核壳结构的复合物NiCo2O4/CuS。合成的复合物具有更加优异的电化学性能。同样在电流密度为0.5 A g-1时表现出最大的比电容2066 F g-1,此外,循环圈数增加到5000圈仍有88%的电容保留率。这主要是由于复合材料更加大的比表面积,和氧化还原反应的高稳定性和高速率性。并且还通过水热法合成了一种新型的蓬松球形NiCo2O4/CuS复合材料。当电流密度为0.5 A g-1时,比电容高达2169 F g-1。在1 A g-1的电流密度下循环充放电7000圈,复合材料也具有123%的高循环稳定性,这可能归因于CuS和NiCo2O4之间的协同作用,从而促进了电子传输和电解质离子扩散。二合一组合可以提高整个电极结构的电导率和电荷存储能力,该复合材料具有更多的电化学活性位,其电化学性能远远高于单一物质的电化学性能。而且,所制造的纽扣式超级电容器装置具有显著的电化学性能,并且可以做为红色二极管(LED)的电源。NiCo2O4/CuS复合材料作为超级电容器电极材料具有非凡的研究前景和应用价值。
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