溶剂热法制备纳米镍钴硫化物及其超级电容性能研究

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1、溶剂热法制备纳米镍钴硫化物及其超级电容性能研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：陈海岸指导教师：张云怀教授肖鹏教授专业：化学学科门类：理学重庆大学化学化工学院二O一五年五月TheStudyandPreparationofNanoNi-CoSulfidewithSolvothermalmethodasSupercapacitorsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster

2、’sDegreeofScienceByChenHaianSupervisedbyProf.ZhangYunhuaiProf.XiaoPengSpecialty:ChemistryCollegeofChemistryandChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要超级电容器属于标准的低碳经济核心产品，又被称为黄金电容器。过渡金属硫化物作为超级电容器电极材料具有良好的导电性和较高的理论比电容。

3、论文介绍了超级电容器的特性、组成、储能机理以及应用，并对过渡金属硫属化合物的制备方法、最新研究进展及其在电化学方面的研究现状进行了全面综述。论文采用溶剂热法制备纳米镍钴硫化物，利用X射线衍射仪（XRD），场发射扫描电镜（SEM），X-射线能谱仪（EDS）等仪器分析其形貌及组成。将其涂抹在石墨纸或直接溶剂热生长在石墨纸上作为超级电容器单电极材料，将电极材料（正极材料）进行择优组装成超级电容器器件，通过循环伏安法（CV）、恒电流充放电法（CP）、交流阻抗法（EIS）等分析其超级电容性能。论文的主要内容如下：

4、①论文实现了采用溶剂热法在其他条件相同条件下，用不同前驱盐制备纳米镍钴硫化物粉末。根据SEM谱图显示，不同前驱盐制得的镍钴硫化物形貌相似，呈不规则微球状，尺寸无较大差别。硝酸镍制备的镍钴硫化物微球分散性较为均匀，小颗粒在表面生长，提供更大的比表面积，从而增大了电解质与电极材料的接触。而用氯化镍制得的镍钴硫化物则有团聚的趋势，导致比表面积较小。将其涂抹在石墨纸上作为三电极材料的工作电极并测试其电化学性能，电化学性能测222试结果显示：硝酸盐制得的活性物质在电流密度为2mA/cm、4mA/cm、8mA/cm

5、、2210mA/cm、20mA/cm的条件下，单电极质量比电容分别为2213.5F/g、2107.6F/g、2009.4F/g、1957.5F/g、1806.4F/g，表现出了较高的电容量，在经过3000圈的充放电循环测试，仍保持了90%的原比电容。氯化盐制得的活性物质在电流密度为222222mA/cm、4mA/cm、8mA/cm、10mA/cm、20mA/cm的条件下，单电极质量比电容分别为1309F/g、1100F/g、782F/g、682F/g、409F/g，比电容在低电流密度下的比电容较高，但随

6、着电流密度增大，衰减较快，经过3000圈的循环充放电后，比电容只剩下了46%。性能结果与结构分析结构相符。因此得知，硝酸盐制得的镍钴硫化物电化学性能远大于氯化盐制得的镍钴硫化物。②利用溶剂热法实现了镍钴硫化物直接生长在石墨纸衬底上，制备出了小颗粒和纳米片层相互交织结构基底电极，并研究了其超级电容特性。实验结果表明：镍钴硫化物的超级电容特性来源于赝电容。镍钴硫化物/石墨纸电极在充放电电流222222密度为1mA/cm、2mA/cm、4mA/cm、8mA/cm、10mA/cm、15mA/cm、20222mA

7、/cm、25mA/cm、30mA/cm条件下，单电极质量比容量分别为1500F/g、1450F/g、1340F/g、1120F/g、1055F/g、900F/g、800F/g、662F/g、557F/g。且显示了优越的循环稳定性，经过3000圈的循环充放电，比电容保持度达到了97.2%。③通过对比优化，选择最佳性能的镍钴硫化物电极作为正极材料，设计了平面微型非对称超级电容器，获得的器件具有较高的能量密度和功率密度。经过I重庆大学硕士学位论文中文摘要10000圈的循环充放电后，该器件的循环稳定性仍保持了9

8、8.1%，库伦效率也保持了92.7%。本文的研究开拓了超级电容器的平面结构设计，微型超级电容器器件组装方法简单易行，可应用于到其他材料电极的制备和组装。关键词：超级电容器，镍钴硫化物，石墨纸，溶剂热法II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTSupercapacitorisastandardlowcarboneconomycoreproduct,whichhasknownasthegoldcapacitor.Transitionmet