氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究

《氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签名日期：I学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

2、库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密，在年解密后使用本版权书。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：签字日期：指导教师签名：签字日期：II本论文承浙江大学硅材料国家重点实验室开放课题（NO.SKL2011-19）和浙江省新苗人才计划（2013R406051）资助III浙江理工大学硕士专业学位论文氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究摘要新型电化学储能装置超级电容器的电极材料是该装置发挥优异性能的关键，目前较受关注的电极材料有碳、过渡金属氧化物和导电聚合物三大类。其中以过渡金属氧化物RuO2为电极材料的法拉第

3、准电容器因具有高比电容量、低电阻率等优良特性而受到极大的关注，但各类材料各自的缺陷又限制了它们的应用。因此，研究多针对氧化钌与碳、其它过渡金属氧化物、导电聚合物以及其他材料的复合，以达到协同作用来提高材料电化学性能，这已经成为超级电容器电极材料的重要发展方向。本论文采用醇盐水解法，制备了两种体系的氧化钌复合电极材料。一是将乙醇钌水解制得的RuO2与纳米石墨复合，制备新型纳米RuO2/nano-C复合电极材料；二是将乙醇钌水解制得的RuO2与碳化硅纳米线复合，制备RuO2/SiC-NWs复合电极材料。在此基础上，深入研究了这两种复合电极材料的制备工艺、组

4、织形貌以及不同钌含量对电化学性能的影响规律。主要的研究结论如下：（1）通过有机物高温分解法，将酚醛树脂进行碳化处理制备纳米石墨。经过XRD和SAED分析表明所制备的纳米石墨包括结晶部分和非结晶部分。而通过TEM分析表明纳米石墨粒子的直径非常小，呈圆球状，尺寸在20~50nm之间且分布均匀。（2）采用溶胶凝胶法和碳热还原法，以正硅酸乙酯和活性炭分别作为硅源和碳源制备碳化硅纳米线。通过XRD和SEM分析表明所制备的碳化硅纳米线主要是念珠状碳化硅纳米线，念珠状碳化硅纳米线长度在150μm左右，由两部分组成，中间是直杆形的结晶碳化硅纳米线，直径在20nm左右，

5、在其表面上包裹着非晶的念珠状小球，小球的直径在100nm左右。（3）RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs两种复合材料的SEM和TEM显示，在乙醇钌的水解反应过程中，生成的氧化钌沉积在纳米石墨和碳化硅纳米线的表面，并且是以非晶态的形式存在。并且随着两种复合材料中钌含量的增加，氧化钌在纳米石墨和碳化硅纳米线表面上的分散量逐渐增多。在钌含量为12.0wt.%的复合材料中，有大量的氧化钌均匀地沉积在纳米石墨和碳化硅纳米线的表面上。FTIR的分析则表明RuO2/SiC-NWs复合材料中的Si-Ru之间相互作用成键，提高了RuO2/SiC-NWs复合材

6、料的稳定性。（4）RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs两种复合材料均有较好的电容性能。随着钌含量的增加，复合电极材料的循环伏安曲线峰面积增大，即电容量增大，当钌含量为12.0-1wt.%时，制得的RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料的比电容量分别达到了314F·g-1和393F·g。阻抗曲线则表明RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料包括碳双电层电容IV浙江理工大学硕士专业学位论文氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究和氧化钌准电容两种电化学行为，并且具有优良的阻抗特性，其等效串联电阻（ESR）值随

7、着两种复合材料中钌含量的增加，等效串联电阻呈减小趋势。钌含量为12.0wt.%的RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料经过1000次充放电循环的比电容损失分别为0.81%和0.76%，具有较高的电化学稳定性。关键词：RuO2/SiC-NWs；RuO2/nano-C；电化学性能；电极材料；复合材料V浙江理工大学硕士专业学位论文氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究AbstractSupercapacitorisanew-styleelectrochemicaldevicewithhighenergystorage.Theelectr

8、odematerialisvitaltothesupercapacitorwithexcell