超級電容器作為一種常見的儲能器件,在近年來的發(fā)展中極具競爭力。在其常用的電極材料中,金屬硫化物因其特殊的層狀晶格結(jié)構(gòu)近年來在該領(lǐng)域引起了許多關(guān)注。由于該類材料多為半導體,故電子導電性較低,但其導電特性與其摻雜或缺陷濃度和光誘導狀態(tài)等都有密切關(guān)系,所以具有很大的提升空間。目前,鮮有研究探討半導體的這些光電性質(zhì)與其作為電容材料的性能之間的聯(lián)系。因此,本文利用電化學沉積法制備了Sb₂S₃薄膜,并對該薄膜進行了“PVP誘導納米結(jié)構(gòu)生長”和“PANI與Sb₂S₃復合”兩種改性,在克服金屬硫化物導電率低這一缺點的同時,探究了其在超級電容器,特別是微型超級電容器中應用的可能性。研究發(fā)現(xiàn),HCl的含量對Sb₂S₃在ITO上的成膜有著重要的影響。當HCl含量為5 m L時,沉積液p H為0.6～0.7,此時Sb₂S₃薄膜的性能最好,納米顆粒直徑也更為細小�？紤]到PVP作為表面活性劑可以誘導產(chǎn)生的新型納米結(jié)構(gòu),是提高Sb_2... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

掃描速度為100mV/s時，F(xiàn)TO基底上的循環(huán)伏安圖[5]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-生電位[11]。圖1-2pH=2.5-3、浴溫25℃下的循環(huán)伏安圖[11]a)1.5mMSbCl3溶液；b)18mMNa2S2O3；c)1.5mMSbCl3和18mMNa2S2O3的混合物如圖1-2所示，對于1.5mM的SbCl3單前驅(qū)體溶液來說，在正向掃描的過程中，陰極電流自-0.38V開始而急劇增加，在-0.82V左右出現(xiàn)了一個還原峰，此處對應反應式1-6，即Sb3+的還原：Sb3++3e-→Sb（1-6）此后陰極電流的增長不再是因為金屬Sb的沉積，而是因為析氫反應的出現(xiàn)。在濃度為18mM的Na2S2O3溶液中，還原峰的位置位于-0.62V左右。該峰對應的還原反應可能如式1-7和1-8所示：S2O32-+6H++4e-→2S+3H2O（1-7）S+2H++2e-→H2S(aq)（1-8）由于上述反應可能獨立存在也可能二者并存，因此不能確定最終的還原產(chǎn)物是單質(zhì)S還是H2S。同時，該溶液在反掃過程中的CV曲線無明顯氧化峰出現(xiàn)，作者認為這種現(xiàn)象的出現(xiàn)有兩個潛在的原因：一方面可能是由于氧化反應發(fā)生在比測量范圍更正的電位；另一方面若S2O32-的最終產(chǎn)物是H2S，則不存在

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-還原產(chǎn)物氧化溶解在電解液中的過程�；谝陨蠈我晃镔|(zhì)溶液電化學行為的研究，在pH約為2.5~3的混合沉積液中，自-0.54V開始，Sb3+與S（或S2-）結(jié)合生成Sb2S3。反向掃描時，由于基底表面的變化，陰極電流相比正掃有所減校當電位進一步增加至0.15V時，還原產(chǎn)物被氧化溶解。因此，在該沉積體系中，Sb2S3的沉積范圍為-0.54V~-0.72V[11]。圖1-3當電沉積條件不同時，TCO上Bi2S3薄膜的SEM圖像[7]a)J=2mA/cm2，80℃；b)J=2mA/cm2，100℃；c)J=2mA/cm2，130℃；d)J=2A/cm2，150℃；e)J=3.5mA/cm2，130℃；f)J=0.75mA/cm2，130℃以往的研究顯示，基于三電極體系直接電化學沉積所得的硫化物薄膜形貌較為單一，多數(shù)情況下均為球狀納米顆粒堆積構(gòu)成的多孔網(wǎng)絡。這種多孔結(jié)構(gòu)雖然也可以容納電解質(zhì)離子的嵌入，但是由于球狀結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，在大電流密度下多次充放電后，電極材料極易因結(jié)構(gòu)膨脹而出現(xiàn)性能的大幅度下降。因此，拓寬電沉積所得納米結(jié)構(gòu)的形貌多樣性，已經(jīng)成為提高該類材料在能源領(lǐng)域應用價值的重要途徑[12]。Hou等人通過雙電極沉積獲得了沿（001）晶面生長的Sb2S3納米棒[13]。Georges等人圍繞沉積電流和沉積溫度兩個變量，探究了二者對Bi2S3形貌的影響[7]。他們發(fā)現(xiàn)，當恒電流密度為2mA/cm2時，在80℃沉積溫度下會形成具有糾纏形態(tài)的多孔網(wǎng)絡（圖1-3a）；當溫度升到100~130℃時，膜結(jié)構(gòu)則變?yōu)橹睆?.4~0.6μm柱狀物緊密堆積構(gòu)成的致密層（圖1-3b,c）；而150℃時，柱狀物直徑有所增加，且更傾向于形成不規(guī)則六棱柱（圖1-3d）。另外，當沉積溫度為130℃時，在3.5A/cm2和2A/cm2電流密度下沉積會形成致密的Bi2S3薄膜（圖1-3e）；但在0.75mA/cm2下形成的薄膜形貌則是由六角

【參考文獻】：
碩士論文
[1]CuSbS2和Cu2ZnSnS4 p-n結(jié)納米線光陽極的制備、表征及其光電性能研究[D]. 蘇榮榮.華南理工大學 2018
[2]化學浴沉積法制備Cd摻雜Sb2S3薄膜及其光電應用[D]. 張楠楠.濟南大學 2015



本文編號：3097484