导　　师： 孙明

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 全球不断增长的能源需求迫使人们不得不利用清洁且丰富的可再生资源来满足未来的能源需求,因为传统的化石能源资源有限且会对环境造成一定的污染,开发和研究可持续发展的环保能源储存与转换装置的任务刻不容缓。超级电容器、析氢反应（HER）和析氧反应（OER）是最近能源储存和转换领域研究的热点。因为超级电容器是非常优秀的绿色储能装置,它具有功率密度高、倍率性能好和循环寿命稳定等优点,是传统电池和普通电容的强劲竞争对手。而析氢反应和析氧反应则是绿色产氢（电解水）过程涉及的重要反应。但是由于用于超级电容器、析氢反应和析氧反应的主流电极皆为贵金属,价格昂贵且稀少,给产业化应用造成了一定的困扰。所以,研发价格实惠、电化学性能优异的电极材料来代替贵金属,应用于超级电容器、析氢反应及析氧反应具有很大的经济价值。众所周知,硫化钴镍用作电极材料在超级电容器、析氢反应及析氧反应中的表现都不俗。因此,本论文主要进行了以下几方面的工作:1、为了研究超级电容器和析氢反应电极材料的组分比例对其电化学性能的影响,本文通过在溶剂热反应中改变反应物中Ni和Co的摩尔比,将具有不同Ni/Co比（1:2,1.5:1.5,2:1）的镍钴硫化物材料沉积在碳纤维布（CFC）上,来研究其作为超级电容器电极材料和作为析氢反应电催化剂的电化学性能。研究发现镍钴硫化物Ni/Co的理论摩尔比为1.5:1.5时,它具有优异的赝电容性能和高比电容(在电流密度为10 mA cm-2时,比电容为6.47 F cm-2)和良好的库仑效率（99%）。然而,当在1M KOH的电解质中用作析氢反应的催化剂时,镍钴硫化物Ni/Co的理论摩尔比为1:2的样品表现出更好的电催化活性,并且仅需要相对较低的过电位（282 mV）,即可提供10 mA cm-2的电流密度。2、使用相同的原材料,通过在溶剂热反应中改变反应时间,在碳纤维纸（CFP）上制造具有两种不同形貌（纳米棒和纳米网）的NiCo2S4材料。随后,我们研究了NiCo2S4的形貌对其电化学性能的影响,包括超级电容器和析氧反应。其中,NiCo2S4纳米网复合电极材料表现出了更好的电化学活性。用作超级电容器电极材料时,纳米网状NiCo2S4(在电流密度为2 mA cm-2时,比电容为3 F cm-2)比纳米棒状NiCo2S4(在电流密度为2 mA cm-2时,比电容为2.08 F cm-2)有着更大的比电容和更好的倍率性能;用作OER电极材料时,在同样的电流密度下,纳米网状NiCo2S4比纳米棒状NiCo2S4有着更低的过电位。3、异质结构复合材料具有优异的电化学性能,采用两步反应法,在碳纤维纸上制备三维花状的Ni-Co-LDH/NiCo2S4。优异的三维形貌不仅提高了Ni-Co-LDH/NiCo2S4的结构稳定性,而且加速了电化学过程中的电子转移和电解质传输。Ni-Co-LDH/NiCo2S4/CFP电极具有高比电容,并且作为超级电容器电极材料具有良好的循环稳定性。另外,组装的Ni-Co-LDH/NiCo2S4/CFP对称超级电容器件有着非常好的循环稳定性,在5000次充放电测试后,仍保留了115.4%的比电容。而且,Ni-Co-LDH/NiCo2S4/CFP电极在析氧反应和析氢反应中也表现出色。更多还原

关 键 词： [8989360]超级电容器 [4038901]析氢反应 析氧反应 [273107]电极材料

分 类 号： [O643.36;TQ116.2;TM53]

领　　域： [] [] []