離子置換方法制備出超級電容器新材料

近日，記者從鄭州大學(xué)了解到，該�；瘜W(xué)與分子工程學(xué)院副教授陳衛(wèi)華博士帶領(lǐng)的課題組，在國家自然科學(xué)基金和河南省教育廳基礎(chǔ)研究計劃等項目支持下，率先利用部分離子置換的方法制備出高性能硫化物超級電容器電極材料，相關(guān)研究成果發(fā)表在最近一期由美國化學(xué)會主辦的《材料化學(xué)期刊》上。

據(jù)悉，與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器具有許多不可替代和不可或缺的優(yōu)勢，如充放電速率快、循環(huán)壽命長、能量轉(zhuǎn)化效率高、操作穩(wěn)定、小尺寸、無污染等，是一種非常有前途的能量貯存設(shè)備。

陳衛(wèi)華帶領(lǐng)的課題組首先成功地合成了以窩狀納米帶作為基本組成單元的三維分等級鳥巢狀二硫化三鎳與硫化鎳電極材料，然后分別將陰離子硒離子和陽離子鈷離子引入到鳥巢狀二硫化三鎳與硫化鎳復(fù)合材料中，制備出具有與母體材料相似形貌的二硫化三鎳與八硫化九鈷和硫化鎳與二硒化鎳復(fù)合電極材料。同時，課題組還在這個過程中成功地將材料組分進(jìn)行了調(diào)控，并且實現(xiàn)了形貌遺傳。

測試顯示，離子置換前后電極材料的倍率性能和充放電比容量等電化學(xué)性能得到了很大的提高。電化學(xué)測試說明三種材料在大掃描速率下仍然具有非常尖銳的氧化還原峰，這就意味著此類材料具有優(yōu)異的電化學(xué)響應(yīng)，尤其是硫化鎳與二硒化鎳復(fù)合電極材料，其在10000毫伏每秒的掃速下氧化還原峰幾乎沒有變化。

恒流充放電測試說明所有的電極材料均具備高的比容量。二硫化三鎳與硫化鎳、二硫化三鎳與八硫化九鈷和硫化鎳與二硒化鎳三種電極材料在電流密度為0.5安培每克時首次恒流充放電比容量依次為516、925和1412法拉每克，并且具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，與市用的二氧化錳材料相比較，具有很大的應(yīng)用前景。