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镍基氢氧化物穿插网络的构建及电化学性能研究

刘浩  
【摘要】:做为超级电容器电极材料的氢氧化镍,具有理论比容量高、环境友好以及成本低廉的特点,在储能领域有着十分广阔的应用前景,然而氢氧化镍存在导电性差及稳定性较差的问题,阻碍了其在超级电容器中应用。本论文中针对上述问题,设计了氢氧化镍互穿网络纳米结构,分别使用外源性方法以及内源性方法来改善来提高氢氧化镍的电化学性能。本论文的主要研究结果如下:(1)石墨烯/氢氧化镍互穿网络制备及电化学性能研究:通过使用改进的Hummers法制备的氧化石墨烯所形成的溶胶与使用溶胶凝胶法制备的氢氧化镍凝胶复合,并进行热还原制备了石墨烯与氢氧化镍相互穿插的网络结构。此穿插结构充分利用石墨烯二维结构的优点,改善了镍基材料导电性不佳的状态,并极大提高了材料的利用率,使得材料的比表面积以及材料的导电性均有所增加。(2)镍钴双金属氢氧化物片层穿插网络制备及电化学性能研究:采用溶胶凝胶法制备了钴离子掺杂氢氧化镍,与氢氧化镍相比其微观结构由纳米颗粒向纳米片层发生转变,且凝胶片层之间相互穿插形成纳米片互穿网络结构,此结构与未掺杂的样品相比提高了氢氧化镍的导电性并提供了电解质离子传输的内部通道,加速的电荷的传输,从而使所制备的材料具有了较高的电化学性能。(3)镍钴双金属氢氧化物/碳纳米管穿插网络构建及其电化学性能研究:采用溶剂热法从内部与外部同时构建碳纳米管与镍钴双金属氢氧化物纳米球互穿纳米网络结构,结合了内源性(钴掺杂)与外源性方法(复合碳纳米管)的优势,全面提高了镍基材料的电化学性能,通过测试我们所制备的材料不仅具有较好的电化学性能且组装为非对称超级电容器后成功进行了实际应用。


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