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随着科技水平的提高和社会生产力的快速发展,汽车已然成为了日常生活中不可或缺的耗能必需品,考虑到石油等资源的消耗以及对环境的保护,越来越多的关注点投入到新型能源的开发和应用上,进而对新能源汽车、特种设备及日常设备的储能器件提出更高要求。超级电容器作为一种新兴的能源储存器件,因其绿色环保、寿命长、功率密度高等特点被广泛关注。目前针对超级电容器的不同类型电极材料已有较多研究,其中过渡金属氧化物/碳基材料复合电极材料是研究热点。在众多碳基材料中碳纳米纤维(CNFs)可以直接作为电极材料,也可作为基材负载过渡金属氧化物活性物质,无需粘结剂和集流体,可直接用作电极材料,显著提高材料的电化学性能。本文围绕自支撑碳纳米纤维/过渡金属(Ni、Co、Mo)化合物复合材料控制制备及电化学性能进行探索。具体研究内容如下:(1)以碳纳米纤维为基材,选择过渡族双金属化合物CoMoO4、NiMoO4、NiCo2S4作为活性物质,利用水热法制备复合电极材料。在制备过程中调控反应条件,实现对电极材料结构和形貌的控制,制备得到(CNFs/CoMoO4、CNFs/NiMoO4、CNFs/NiCo2S4)自支撑复合材料,对其进行电化学性能测试,详细研究了制备条件对电极材料形貌和电化学性能的影响。最终得到复合材料性能如下:(1)电流密度1 A·g-1时CNFs/CoMoO4比电容为1407.1 F·g-1,3000圈(10 A·g-1)循环后比电容保持率为78.7%。(2)电流密度1 A·g-1时CNFs/NiMoO4的比电容为1295.1 F·g-1,3000圈(10 A·g-1)循环后比电容保持率为87.6%。(3)电流密度1 A·g-1时CNFs/NiCo2S4的比电容为1940.67 F·g-1,3000圈(10A·g-1)循环后比电容保持率为86.4%。经过对比CNFs/NiCo2S4的性能最优。(2)在上述研究基础上,通过同轴静电纺丝的方法制备中空碳纳米纤维(HCNFs)和中空多通道碳纳米纤维(HPCNFs),利用水热法在三种不同结构碳纳米纤维膜(CNFs、HCNFs、HPCNFs)上负载NiCo2S4纳米片,制备得到CNFs/NiCo2S4、HCNFs/NiCo2S4、HPCNFs/NiCo2S4三种复合材料。由于HPCNFs/NiCo2S4因具有中空多通道结构,可有效提升电极材料比表面积,促进电解液的快速渗透,增加活性点位,同时有效缓冲充放电过程中体积的变化,研究结果表明HPCNFs/NiCo2S4复合电极材料表现出优异的电化学性能。经测试,其性能如下:HPCNFs/NiCo2S4在1 A·g-1的电流密度下的比电容为2328 F·g-1,3000圈(10 A·g-1)循环后的电容保持率为90.5%。