【摘 要】
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电极材料对超级电容器影响巨大,制备优异的电极材料成为人们重点的研究工作。ZIFs材料具有比表面积大、孔隙率易于调节等优点,近些年里被证明是制备电极材料的最好利用的模板之一。本研究利用ZIF-67为模板,制备了两种镍钴基材料,并测试分析了它们的相关性能。具体研究内容如下:（1）探究材料作为正极材料时的性能。采用室温搅拌法制备钴基ZIF-67,多次实验找到了最佳药品量,以0.04 g的ZIF-67为模
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电极材料对超级电容器影响巨大,制备优异的电极材料成为人们重点的研究工作。ZIFs材料具有比表面积大、孔隙率易于调节等优点,近些年里被证明是制备电极材料的最好利用的模板之一。本研究利用ZIF-67为模板,制备了两种镍钴基材料,并测试分析了它们的相关性能。具体研究内容如下:（1）探究材料作为正极材料时的性能。采用室温搅拌法制备钴基ZIF-67,多次实验找到了最佳药品量,以0.04 g的ZIF-67为模板,添加0.15 g的硝酸镍,对ZIF-67进行完全的酸性刻蚀,得到镍钴层状双氢氧化物纳米盒（Ni-Co LDH）,由X射线光电子能谱（XPS）确定了该材料含有元素Ni、Co、C、O,由X射线衍射（XRD）图中衍射峰位置与标准卡对比得以确定材料是Ni-Co LDH,利用SEM、TEM表征发现Ni-Co LDH为中空结构。Ni-Co LDH电压窗口是正的,适合作为正极材料。对其循环伏安测试（CV）、恒流充放电测试（GCD）以及交流阻抗测试（EIS）可知,Ni-Co LDH表现为赝电容储能机理;在1 A/g的电流密度下,测得比电容为1077.5 F/g;循环充/放电5000次后,比电容保持率是52.63%;内部电阻Rs=0.59Ω说明材料内阻小,导电性良好。（2）探究材料经退火处理碳化后作为负极材料时的性能。以0.04 g的ZIF-67为模板,添加0.08 g的硝酸镍,进行不完全酸性刻蚀,得到核壳结构镍钴基中间产物,对其进行退火得到核壳结构镍钴基复合材料（Co O/C@Co O/Ni O/C）,由XPS确定了它的元素组成是Ni、Co、C、O,由XRD图中衍射峰的位置确定材料是Co O/C@Co O/Ni O/C复合材料,用拉曼光谱确定材料发生了碳化,利用SEM、TEM表征,可知材料为核壳结构。碳化后的材料电压窗口是负的,适合作为负极材料。测试了不同温度退火后Co O/C@Co O/Ni O/C的CV、GCD,由于550℃时材料的比电容最大,可知550℃是最佳退火温度。在550℃下对ZIF-67、Ni-Co LDH退火,把得到的产物与Co O/C@Co O/Ni O/C一起测试CV、GCD,比较可知Co O/C@Co O/Ni O/C的比电容最大,证明了Co O/C@Co O/Ni O/C是最适合的负极材料。详细测试550℃退火得到Co O/C@Co O/Ni O/C材料的CV、GCD、EIS,得知它主要为双电层电容储能机理;在1 A/g的电流密度下,它的比电容为119.82 F/g;循环充/放电5000次,电极材料的比电容保持率是88.89%;内部电阻Rs=0.48Ω,说明材料内阻小,导电性良好。（3）以Ni-Co LDH作为正极材料,以核壳结构Co O/C@Co O/Ni O/C作为负极材料,构建了Ni-Co LDH//Co O/C@Co O/Ni O/C非对称型超级电容器。对它进行CV、GCD、EIS测试,证实Ni-Co LDH//Co O/C@Co O/Ni O/C的电压范围是0～1.5V;表明了该器件的储能机理是由双电层电容以及赝电容共同构成的;在1 A/g的电流密度下,比电容是80.33 F/g;当循环充/放电5000次,比电容保持率是72.73%;在功率密度是750 W/kg时,能量密度是25.1 Wh/kg。图59幅,表2个,参考文献63篇
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