钴、镍（氢）氧化物石墨纸柔性复合材料的电沉积制备及电化学性能

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1、新疆大学2015届硕士研究生毕业论文研究生硕士学位论文新疆大学论文题目(中文)：钴、镍(氢)氧化物/石墨纸柔性复合材料的电沉积制备及电化学性能论文题目(英文)：ElectrochemicalCapacitivePropertiesofCobaltNickelHydroxide(Oxide)/GraphitePaperFlexibleCompositesbyElectrodeposition研究生姓名：任永桃学科专业：化学研究方向：物理化学导师姓名：李娟副教授论文答辩日期2015年5月30日学位授予日期2015年5月30日1

2、新疆大学2015届硕士研究生毕业论文摘要超级电容器是一种新型的储能装置，被广泛应用于电动汽车、风力发电和移动通讯等领域，然而随着一些柔性电子产品的出现，在一定程度上也刺激了超级电容器向柔性方向发展的趋势，因此开发一种具有柔性特质的电容器势在必行。电极材料作为超级电容器重要的发展核心，在电容器构件中占有很重要的角色。钴、镍基金属氢(氧)化物因其具有良好的氧化还原反应活性和独特的微观结构有优异的电化学性能，在电极材料方面显示出潜在的应用价值。本文以过渡金属镍钴结构材料为核心，利用电沉积方法在柔软的石墨纸上制备了电极材料，实现了

3、双电层电容和法拉第电容的良好结合。并利用相关测试手段对目标材料的形貌、晶型结构和组成等进行了分析表征，采用电化学测试分析对材料的电化学性能等进行了一定研究。主要内容如下：1．利用一种廉价市售石墨烯浆料为原料，通过真空抽虑的方法制备出具有一定柔性的石墨纸。我们所制备的石墨薄膜具有良好的导电性和柔韧性，并展现了优异的电容性能。这为无支撑的石墨基薄膜的制备提供了一条有效的新途径。2.钴基金属氢(氧)化物纳米材料的制备及其电化学储能研究(a)以电化学氧化活化预处理过的石墨纸为导电基底，采用恒电位电沉积制备了粘附于导电石墨纸表面生长

4、的多孔蜂窝状电极材料。用X射线衍射(XRD)和红外(IR)表明沉积物是以Co(OH)2的形式沉积在石墨纸上的，扫描电镜和电化学测试表明，沉积时间对材料的形貌产生影响，进而影响其电化学性能，15min条件下制备的材料具有较好的三维多孔结构且比容量可达1246F/g。(b)将第一节中最佳沉积时间15min的样品进行低温热处理得到Co3O4/EA-Gaphite纸柔性复合薄膜材料，烧结后的材料在保持前驱体Co(OH)2纳米片多孔3D网络结构的同时，其片层密度更大。该复合材料在1A/g的电流密度下，其比容量达838F/g。经过10

5、00次的充放电循环后比容量衰减仅为5%，表明焙烧处理有助于材料稳定性的提高。3镍基金属(氢)氧化物纳米材料的制备及其电化学性能研究(a)以电化学氧化预处理的石墨纸为基底，在硝酸镍溶液中，用恒电位电沉I新疆大学2015届硕士研究生毕业论文积法制备了粘附于石墨纸表面生长的花球状Ni(OH)2。采用XRD和场发射扫描对产物的结构进行了表征，结果显示我们以石墨纸为基地成功制备了Ni(OH)2，用循环伏安和恒电流充放电等电化学测试方法对其电化学性能进行了研究，结果表明，当沉积时间为30min所制得的Ni(OH)2薄膜表现出优良的电化

6、学电容性能，其单电极比电容值达1200F/g。(b)选择上一节最优沉积时间30min条件下制备的样品，经250℃热处理3h后，得到NiO/EA-Gaphite纸柔性复合薄膜材料。通过SEM照片分析，观察到较前驱体所形成的花球形貌，烧结之后的NiO，由于二次结晶过程，在花球形结构上已发生了显著变化，即组装成花球的纳米片变得平滑且花形更加明显。该复合材料在1A/g的电流密度下，其比容量达850F/g。4.钴镍双金属氢氧化物纳米材料的制备极其电化学性能研究本节采用动电位扫描法，以石墨纸为导电基底，在不同摩尔比的硝酸镍和硝酸钴溶液

7、中制备了Ni-Co双氢氧化物。发现当Ni：Co的比例约为2:1时，Ni(OH)2和Co(OH)2在动电位扫描沉积过程中，配合适当，形成相互交错的纳米薄片，进而堆垛生长形成具备独特孔道的花状球体，这种纳米片放射状形成的三维花球体，克服纳米片团聚，增大材料比表面积，利于电解液和电子的快速传输，电化学测试表明比电容在保持1392F/g的同时，比容量保持率为80%。关键词：超级电容器；电沉积；石墨纸；双氢氧化物；柔性电极II新疆大学2015届硕士研究生毕业论文AbstractThesupercapacitorasanewenerg

8、ystoragedevicehasbeenusedinthefieldofelectricvehicle,windpowerandmobilecommunicationsystems.Theflexibilityofelectronicshasbecomeanimportantdevelopmentdi