过渡金属离子掺杂NiCo2S4纳米材料的制备及其电化学性能研究

摘要

随着传统能源逐渐耗尽，新型能源的开发和利用不断在发展。超级电容器，一种储能器件，由于其充放电速度快，使用寿命长，适用温度范围广，环保等优点而备受关注。尖晶石结构硫化物作为一种超级电容器电极材料由于其优秀的电化学性能而广受关注。
　　本论文以 NiCo2S4电极材料为主要研究对象，利用简单水热法实现过渡金属离子掺杂的NiCo2S4纳米材料的制备，通过扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM），X射线粉末衍射（XRD），X射线能谱（EDS）对材料的组成，结构，形貌进行表征，并采用循环伏安法（CV），恒电流充放电（GCD），电化学阻抗谱（EIS）对材料的电化学性能进行测试，具体内容如下：
　　1、采用两步水热法在泡沫镍基底上生长Cu掺杂的NiCo2S4材料，通过XRD，EDS分析其物质组成，SEM，TEM对其形貌进行表征。将材料制成超级电容器电极材料，在1 A g?1的情况下，比电容高达2396 F g?1，而当电流密度增加到16 A g?1时，电极的比电容仍高达1448 F g?1，在10 A g?1的电流密度下循环充放电3000次后，比电容仍保留初始的87%，显示出优秀的电化学性能。
　　2、制备了Zn元素掺杂的NiCo2S4材料和纯的NiCo2S4材料，通过SEM、TEM、XRD、EDS对它的组成，结构，形貌进行表征。利用电化学工作站进行电化学性能检测，两种材料的比较表明，掺杂材料的电化学性能明显胜过未掺杂材料。
　　3、以5种不同的比例对NiCo2S4进行Mn元素的掺杂，并利用SEM、TEM、XRD、EDS对它们的组成结构，形貌进行表征。将5种材料分别进行电化学性能测试，发现在镍锰比为1：3的材料性能最优异。在1A g?1的情况下，其比电容高达2708 F g?1，而当增加到16 A g?1的大电流密度时，材料的比电容仍高达1504 F g?1。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超级电容器简介

1.3 超级电容器分类

1.4 超级电容器的应用现状

1.5 超级电容器的发展前景

1.6 本论文选题的背景意义及内容

参考文献

第二章 实验材料和测试方法

2.1 实验试剂及仪器

2.2 材料表征

2.3 电化学性能测试方法

第三章 Cu掺杂NiCo2S4的制备及其电化学性能研究

3.1 引言

3.2 合成方法

3.3 形貌与结构表征

3.4 电化学性能测试

3.5 本章小结

参考文献

第四章 Zn掺杂NiCo2S4的制备及其电化学性能研究

4.1 引言

4.2 合成方法

4.3 形貌与结构表征

4.4 电化学性能测试

4.5 本章小结

参考文献

第五章 Mn掺杂NiCo2S4的制备及其电化学性能研究

5.1 引言

5.2 合成方法

5.3 形貌与结构表征

5.4 电化学性能测试

5.5本章小结

参考文献

附录：硕士期间完成的论文、专利及获奖情况

致谢