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开发高性能、高能量密度和高功率密度的超级电容器,一直是可再生能源领域中的研究热点。过渡金属硫化物、氧化物具有多个活性位点,可加快电子传递和传质速度并能促进电解质向纳米电极内部扩散。基于此,本研究设计合成了三种具有潜在应用前景的储能电极材料,主要研究内容如下:1.采用一步溶剂热法(SL,Solvothermal)合成松塔状结构的Ni-Co-Sx纳米阵列。经过优化的Ni-Co-S4材料具有较高比电容(2215 F g-1在0.5 A g-1的电流密度),并且10000次循环后电容器保留率依然为90.16%。此外,将Ni-Co-S4作为阳极与作为阴极的活性炭,组装成高性能不对称超级电容器(Ni-Co-S4//AC),电化学测试结果表明,此超级电容器装置具有36.6 W h kg-1的高能量密度,并且两个串联的Ni-Co-S4//AC能够点亮LED长达15分钟。2.利用溶液法(Solution method)在泡沫镍上沉积Co-MOF材料,并以此为前驱体(Co-MOF/NF)。采用电化学沉积的方法,在此前驱体Co-MOF/NF表面电沉积Ni-Co合金,从而制备出一种无粘结剂和导电添加剂的Ni-Co@Co-MOF/NF纳米电极材料。Ni-Co@Co-MOF/NF材料完整均匀的覆盖在前驱体上,形成了类似纳米蜂窝状的三维交叉多孔结构。Ni-Co@Co-MOF/NF电极在1 A g-1电流密度下比电容高达2697.5 F g-1。以Ni-Co@Co-MOF/NF为阳极材料,活性炭(AC)为阴极材料,组装成非对称超级电容器Ni-Co@Co-MOF/NF//AC表现出良好的循环稳定性(10000次循环后电容器保留率80.2%)和最大能量密度61.4 W h kg-1(功率密度为853 W kg-1)。3.以金属有机骨架(Co-MOF)为模板,利用循环电沉积方法(EC,electrochemical co-deposition),通过改变镀浴液温度在其上制备出CuCo2S4纳米材料。研究结果表明,当温度为45℃时,可制备出高性能的电极材料(CuCo2S4-45),其微观形貌具有独特的多孔三维立体的超薄蜂窝状结构。CuCo2S4-45材料在1 A g-1下比电容达到3079 F g-1,当电流密度增大到20 Ag-1,比电容为2512 F g-1。与活性炭(AC)组成非对称超级电容器CuCo2S4-45//AC具有优异的循环稳定性(10000次循环后保留率为82.02%),最大能量密度63.6 W hkg-1(功率密度为700 Wkg-1),说明该材料具有巨大的实际应用性。