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超级电容器具有高的功率密度,充放电速度快,循环寿命长,工作温度范围宽等优点,引起人们广泛的关注,将成为电动汽车能源的首选。镍基材料原料丰富,制备方法简单,对环境无污染,是一种新型的有潜力的超级电容器材料,本文主要采用水热合成法制备不同形貌的氧化镍、氢氧化镍和硫化镍材料,并研究材料的比表面积、孔径孔体积大小及材料的表观形貌对电化学性能的影响。
本文采用水热合成法,以硝酸镍和尿素为原料,改变溶剂或添加络合剂三乙醇胺,制备不同形貌的氢氧化镍前躯体,经煅烧得到海胆状的介孔球、分等级的介孔球和分等级的介孔花三种形貌的氧化镍。通过CV和EIS测试分析及电化学循环性能测试,分等级的介孔花具有最好的电化学性能,在1、2、5和10 A/g电流密度下初始比容量分别为486.9、454.2、427.4和345.6 F/g,循环1000周后,其容量保持率为98.9%、97.8%、92.2%和97.7%。采用氯化镍和不同硫源二硫化碳和硫脲分别水热合成出球状Ni3S4和花状的NiS,经CV和EIS测试分析及电化学循环性能测试,NiS具有更好的电化学性能。对循环1000周电极材料进行XRD测试,发现镍硫化合物在强碱性溶液中转化为氢氧化镍;1000周循环的XPS测试分析,证实羟基氧化镍的存在,推断电化学反应机理为氢氧化镍和羟基氧化镍之间的相互转换。用原料硝酸镍和氢氧化钠,未添加络合剂及分别添加乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的情况下水热合成出纳米颗粒、紧密的介孔花、块状花及疏松的介孔花四种形貌的氢氧化镍,测试材料的电化学性能,紧密的介孔花形貌的氢氧化镍电化学性能最好,电流密度0.5、1、2、5和10A/g的比容量分别为1541.45、853.53、745.52、673.53和418.25 F/g,循环1000周后容量保持率均在90%以上。