3。3表征与测试 17

3。3。1 FTIR表征 17

3。3。2 XRD表征 17

3。3。3 SEM表征 17

3。3。4 Raman表征 17

3。3。5电化学测试 17

3。4 结果与讨论 17

3。4。1 FTIR分析 17

3。4。2 XRD分析 18

3。4。3 SEM分析 18

3。4。4 Raman分析 19

3。4。5样品在中性溶液中的电化学分析 19

3。4。6样品在酸性溶液中的电化学分析 21

结 论 24

致 谢 26

参 考 文 献 27

1 绪论

1。1超级电容器概述

超级电容器（Electrochemical capacitors或ECs）可看做是由隔膜、电极、电解质等组成的，具备能量高功率高、循环寿命长、充放电速度快、对环境污染很小的特点，它的这类优良的性能使超级电容器在很多领域都有较为广泛的使用前景，如在新能源汽车、通信、数字存储记忆设备、航空航天等的领域。事实上，存在着不同储能机理的超级电容器，人们据此将超级电容器分成双电层电容器和法拉第准电容器[1]：①双电层电容器（EDLCs）指在电极与电解质的界面上，离子、电子或偶极子的定向移动产生双电层电容，常见的电极材料是有高比表面积的活性碳材料；②法拉第准电容器，活性物质在体相二维空间发生欠电位沉积、高的可逆化学吸附/脱附或氧化还原反应发生的，常见电极材料有金属氧/硫化物（如MnO2、CoSx等）及导电高分子（如PANI等）。

图1。1 超级电容器和充电电池性能差异[2]

双电层电容器形成于双电层理论研究之上，是以电解质溶液中的离子在活性物质的外表面进行可逆的吸附以存储电荷。在外加电场的作用下，体系内存在着电子、离子及偶极子的有规律的排布，进而构成相对的电荷层，使电解液中的内电场得以平衡[3]，其中能量以电荷的方式存储在电容器中，在溶液和电极接触界面之间构成双电层。图1。2（左）为双电层电容器原理示意图，双电层电容器发生充放电时，只有电荷的移动，故充放电循环稳定性好。由Helmholtz平行板电容器模型理论可得，双电层电容C跟材料的表面积A正相关，和双电层厚度d存在反比的关系；储存电能E跟电容C和工作用电压V都有关，如下式所示。论文网

式中： 、 分别是电解质介电常数、空间介电常数。所以通常在研究双电层电容器时，采取改变电容器极板面积和板间距离来实现和控制电极板电容大小。

图1。2双电层电容器与赝电容工作原理示意图

法拉第准电容又被称作法拉第赝电容，如图1。2（右）所示，向电容充电时，铂电极作用以跟时间推移变化的电压，在电场的作用下，电解液中的离子转移至电极/电解液间的界面，经化学反应后进入活性物质体系中。对赝电容的一些有金属氧化物基的反应来说，工作用电容器体系中，电解液中的离子可能会发生如下电化学反应：MOx+H+(OH-)+(-)e-→MO(OH)。放电时，这些离子返回到电解液，存储的电荷经由外电路释放从而产生一定的电流，故此导电高分子电极材料能够高效地容纳能量[4]，由于赝电容器所发生的化学反应是在活性物质体系中发生，故能获取高的比容量与高能量密度。