鉬氧化物納米結構構筑及其超級電容器性能研究.pdf

1、贗電容材料由于其在超級電容器中具有更高的能量密度而吸引了儲能領域的廣泛關注。為了不斷提高材料的電化學性能并提高他們的儲能極限，納米結構的MoO2、基于MoO2薄膜設計的分層體系結構、鋰摻雜的NiMoO4和納米棒-納米片相互連通的 Li2Co2(MoO4)3鈉離子導體類型等材料被成功合成，并通過對這些材料的化學、物理和電化學特性進行了分析。
　　本研究主要內容包括：⑴通過電沉積方法獲得了薄膜狀的MoO2；而利用水熱法合成MoO2，其

2、形態可以由不同的合成條件而控制。由電化學沉積法獲得的 MoO2膜的厚度可以有效地通過沉積的時間來控制，同時能夠準確控制沉積在集流器上的活性物質的質量和體積，以避免不參與電荷轉移存儲過程的“非活性質量或非活性體積”，提高材料利用率。測試其作為超級電容器活性材料的性能，測試表明電化學沉積和水熱法兩種方法合成的二氧化鉬在電流密度為2Ag-1下通過感應電流的電荷存儲容量分別1315和612Fg-1。⑵通過在預先合成的MoO2薄膜上生長Co(OH

3、)2納米花獲得的異質分級納米結構，展現出增強的電化學性能，在20 A g-1電流密度下，其仍可達到800Fg-1的高容量，在5000次的循環之后僅有3％的容量損失，在2到40 A g-1電流密度區間具有良好的倍率性能。這個改善的電化學性能結果源于分級別納米結構的協同效應，這種效應提供了在電極/電解液界面快速的離子擴散和電子傳輸，減少了由于電荷存儲過程離子嵌入/脫出造成的電極破壞。⑶鋰摻雜的雙金屬氧化物(Li0.1Ni0.9MoO4)展示

4、出非常高的贗電容屬性，在1Ag-1電流密度下2692 F g-1的巨大容量，充放電5000圈之后97%的初始容量保存率。Li0.1Ni0.9MoO4的高性能是由于納米棒結構具有大的電極-電解液接觸面積，晶體結構中鋰的存在促進了充放電過程中離子的嵌入與脫出。然而，該材料的倍率性能仍不夠優異，這需要進一步的改善以達到實際需求，因為其本身具有的杰出的容量和循環穩定性。⑷相互聯通的Li2Co2(MoO4)3納米棒-納米片是通過溫和的水熱法合成。

5、作為超級電容器電極活性材料，該材料具有優異的倍率性能，在1Ag-1的電流密度下容量為1055Fg-1，當電流密度提高到50 A g-1時，容量仍有700 F g-1，保持率為1Ag-1的電流密度下容量的67%。在電流密度為30Ag-1下，經過10000次循環后容量保持率為91%。這些高性能與擁有隧道的鈉超離子導體Li2Co2(MoO4)3材料的晶體結構有關，小的離子能夠容易地嵌入和脫出而沒有對結構造成破壞，此外，連通的納米棒-納米片形態