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超级电容器作为一种新型的绿色储能装置,提供了一种快速有效的方法来储存额外的电能。在混合动力汽车、大型工业设备、消费性电子产品以及新能源电厂等领域展现出巨大的应用前景。由于超级电容器的性能主要取决于电极材料的物理及化学性质,因此目前相当多的研究主要集中在电极材料的设计和合成上。在众多的电极材料中,赝电容活性的NiO因其理论比电容高(2584 Fg-1)、资源丰富、价格低廉等特点,被认为是一种相对有前途的电极材料。然而单一的金属氧化物由于自身的导电性差、结构致密以及充放电过程中发生剧烈的体积变化的原因,在实际应用中往往表现出低的比电容、差的倍率性能和循环稳定性。为此,针对这些问题,本文采用原子层沉积(ALD)技术复合NiO与多种碳纳米材料以改善其电化学性能。(1)利用ALD结合简单的乙炔热解的方式制备了 NiO@C/graphene。TEM、XRD、XPS和Raman结果证实,可实现均匀的碳膜包覆在石墨烯支撑的NiO纳米粒子的表面上。之后对其电化学性能进行了研究,结果表明基于石墨烯和碳层协同效益的独特设计能够有效地提高NiO的电化学电容性能。作为超级电容器的电极,400-NiO@C/graphene在1Ag-1的比电容为408 Fg-1,并且50Ag-1下仍有68%的电容保留。经过2000次10 A g-1的充放电循环,比电容相比于初始值提高了 28%。(2)使用ALD的方法合成NiO/CNT杂化结构以提高NiO作为超级电容器电极的电子传导性,循环稳定性和倍率性能。通过首次在ALD NiO中同时使用03和H20作为氧化剂,我们可以在CNTs的表面实现均匀高效的NiO沉积,其生长速度接近0.3 A/cycle。电化学测试结果表明材料的电化学性能与NiO涂层的厚度密切相关。其中200循环的NiO/CNT表现出最佳的电化学性能,包括高的比电容、优异的倍率性能以及出色的循环稳定性。(3)采用ALD工艺制备均匀Cu的纳米颗粒,然后将其用作催化剂,催化生长碳螺旋纤维(CNCs)。所得的CNCs具有高的纯度,均匀的线圈直径(80-120nm)。此外,FT-IR和TGA结果显示制备的CNCs含有丰富的官能团。通过在氨气中直接热处理原始的CNCs,获得了高含量氮掺杂的CNC,其比表面积为397 m2 g-1,并显示出良好的双电层电容性质。另一方面,碳化的CNCs可以用来作为ALD NiO的导电基体合成NiO/CNC复合材料。通过TEM观察到NiO涂层均匀分散在碳化的CNCs的表面。在电化学测试中,NiO/CNC复合材料表现出优异的赝电容性能。