新兴电动汽车和国家电网储存领域需要更高能量密度的储存器件,寻求高性能的化学储能材料已成为热点课题,其中,过渡金属氧化物因其较高的比容量、环境友好等特点,在超级电容器和二次电池领域具有重要的应用前景。本文针对过渡金属氧化物在储能领域应用中存在循环性能差、倍率性能低等不足进行改性,将过渡金属氧化物与具有良好导电性的碳化钛纳米线进行复合,构筑一种核壳结构纳米复合体,有效改善了电化学储能性能,主要研究结果如下:采用碳热还原法合成TiC纳米线,然后利用化学浴沉积使NiO纳米片沉积到TiC纳米线上,构成核壳结构。制得的TiC@NiO复合材料表现出优异的超电容性能,在1 A/g电流密度下比电容量达到560 F/g,随着电流密度的增加,在20 A/g电流密度下仍有425 F/g,容量保持率达76%,具有良好的结构稳定性;在20 A/g电流密度下循环5000次后比电容量仍有312 F/g,远高于相同条件下制备的NiO电极材料。采用水热法制备核壳结构TiC@Co₃O₄,重点讨论了水热反应时间对材料电化学性能的影响。结果表明,水热6 h后得到的复合材料超电容性能最优,比电容和循环性能均高于相似条件下制备的纯Co₃O₄材料,在20 A/g下经过5000次的循环后,复合材料的比电容量仍有450 F/g,容量保持率高达93.2%;随着电流密度的增加,水热6 h得到的稳定性最好,在50 A/g的电流密度下比电容保持率达到90.8%。此外,还研究了上述水热法合成的核壳结构TiC@Co₃O₄的电化学储锂性能,与纯Co₃O₄相比,TiC@Co₃O₄电极的循环性能和倍率性能均优于Co₃O₄,在100m A/g电流密度下经过100次循环后,纯Co₃O₄电极材料的容量保持率只有46%,而复合材料容量未出现明显衰减,具有优异的容量保持性能。TiC@NiO和TiC@Co₃O₄的优异的循环性能和倍率性能可归因于复合材料的核壳结构。一方面,TiC纳米线载体具有的高化学稳定性和高导电性,可保证材料结构的稳定性,同时纳米片所具有的短扩散通道特性,增大了电极材料和电解液之间的接触面积,并且可以为氧化物反应过程中的体积变化提供缓和空间。