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超级电容器是近年来发展较为迅速的一种储能器件,基于法拉第赝电容的过渡金属氧化物、氢氧化物和水滑石等由于其理论比电容高及成本低的优势,成为应用最广泛的电极材料。然而,由于受到电荷传输速率的限制,导致其活性成分利用率较低,实际容量远远低于理论容量。针对这些问题,本文尝试构建核壳阵列三维结构,并将材料原位生长在导电基底上,形成定向有序的纳米阵列结构来提高其活性比表面积和电子传输能力,从而使其超级电容性能大幅提高。本文分别制备了Zn O@Mn O2核壳阵列,铝基底上的Mg AI-LDHs薄膜和泡沫镍基底上的Ni Al-LDHs纳米片阵列,并通过XRD、SEM和TEM等手段来表征材料的形貌结构,通过循环伏安、充放电测试等方法来测试其电化学性能。具体工作内容如下:1.采用水热法和电沉积法在泡沫镍上基底生长了Zn O@Mn O2核壳阵列,形貌表征结果表明该材料具有完整的柱状阵列结构。电化学测试结果显示该材料比电容在2 A g-1电流密度下达到了586.8 F g-1,与纯二氧化锰和氧化锌相比具有更高的比电容。在循环2000圈后,仍然保持了最初容量的92.8%。说明构建核壳阵列三维结构确实能提高其电化学性能。2.采用尿素水解的方法在纯铝表面原位生长了垂直于基体的Mg AI-LDHs薄膜。形貌测试表明该薄膜为典型的LDHs材料,且片状粒子大小均匀,相互挤压交错,形成了非常致密的薄膜,薄膜的平整性较好。结合力测试表明薄膜与基底之间的结合力很强。样品在4%氯化钠溶液中浸泡一周后,薄膜形貌未发生明显变化,片层结构依旧清晰完整,排列致密,表现出良好的防腐蚀性能。电化学阻抗谱测试表明该致密薄膜具有很强的防腐蚀性能,且随着膜厚度的增强,防腐蚀性能亦增强。其机理可以认为是致密的薄膜能够阻断金属基底与溶液之间的电荷转移,从而抑制了溶液中的离子对基底的腐蚀,这种阻隔作用在EIS曲线中以阻抗增加的形式显示出来。3.采用尿素水解法在泡沫镍基底上制备了多孔Ni Al-LDHs纳米片阵列电极材料。采用XRD,SEM和EDS对材料的结构和形貌进行表征,结果表明该材料具有非常致密,多孔的蜂窝状结构,正是这种特殊的结构形貌为电极提供了巨大的活性比表面积和良好的电子传输能力,从而提高了比电容。电化学测试结果表明,该电极材料表现出良好的电化学性能,其比电容在2 A g-1电流密度下最高达到了684.67 F g-1,在循环2000圈后,仍然保持了最初容量的87%。电极随着放电电流密度的从1 A g-1增大到20 A g-1,比电容降低为原来的55.6%。由此可见,该材料的倍率性能还是有待研究提高的。