隨著工業(yè)化的快速發(fā)展和人口不斷地增長,人們對能源的需求也越來越大。近年來,超級電容器作為儲量器件,由于其高穩(wěn)定電容、快速充放電、高能量密度及循環(huán)壽命長,引起人們的高度重視與研究。超級電容器的性能好壞取決于電極材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),硫化銻(Sb_2S_3)半導(dǎo)體材料由于其制備方法簡單、帶隙窄及高的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),是超級電容器電極材料發(fā)展的一個方向。本文利用水熱法和電化學(xué)沉積法制備了兩種結(jié)構(gòu)的Sb_2S_3,分別是Sb_2S_3納米材料和Sb_2S_3薄膜材料。并分別對它們進(jìn)行了電化學(xué)性能的研究。水熱法實(shí)驗(yàn)中,研究了反應(yīng)溫度、時間及表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的添加對Sb_2S_3納米材料的微觀形貌和結(jié)構(gòu)的影響。隨著反應(yīng)時間的增加,產(chǎn)物由不規(guī)則的棒狀逐漸變成細(xì)長均勻的納米棒且分散性也變得更好。當(dāng)反應(yīng)時間為24 h時,納米棒直徑大約為150~350 nm,長度約為3~9μm,且納米棒主要沿著(211)晶面生長;溫度較低或較高都出現(xiàn)了納米棒變得短小且團(tuán)聚現(xiàn)象。隨著PVP的添加量的增加,其形貌由納米棒變?yōu)槭鵂?直到雙菜花狀。以不同PVP的添加量下得到的Sb_2S_3納米材料涂覆在泡沫鎳上進(jìn)行電化學(xué)性能測試�？芍狿VP添加量為0.2 g下的電極在電流密度為1 mA/cm~2時,其面積和質(zhì)量比電容分別為36.93mF/cm~2和56.82 F/g,經(jīng)過1000次充放電后,比容量值仍保留為初始的85%以上。電化學(xué)沉積實(shí)驗(yàn)中,研究了沉積電位、時間、反應(yīng)物摩爾比及退火溫度對Sb_2S_3薄膜材料的微觀形貌和結(jié)構(gòu)成分的影響。當(dāng)沉積電位為-0.65 V、-0.70 V和-0.75 V時,薄膜整體形貌較好,呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu),且晶粒大小相對均勻,薄膜成分約為Sb:S=2:3;薄膜的厚度會隨著沉積時間的增加而增加,在5~10 min時厚度大約為3~5μm;當(dāng)SbCl_3與Na_2S_2O_3摩爾比為2:3時制備的薄膜的純度最高;隨著退火溫度的增加,薄膜的結(jié)晶性能提高,且晶粒也隨著增大。以不同沉積電位下制備的Sb_2S_3薄膜作為電極材料,在0.5 M NaSO_4溶液中進(jìn)行電化學(xué)性能研究。結(jié)果表明沉積電壓為-0.70 V下制備的樣品的電容器性能最佳。在電流密度為1 mA/cm~2的情況下,其質(zhì)量和體積比電容分別為117.63 F/g和20.39 F/cm~3,經(jīng)過1000次循環(huán)充放電后,其比容量值仍保留為初始的86%以上。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM53;TQ135.31
【部分圖文】：

圖 1-1 典型雙電層電容器的模型[28]稱為“準(zhǔn)電容器”，其儲存機(jī)理如下：在外加電場表面上發(fā)生快速且高度可逆的氧化還原反應(yīng)，類也就是說，贗電容器的電極材料可以通過電化學(xué)

圖 1-2 贗電容器儲存機(jī)理圖[29]容器器也稱作非對稱電容器，即兩個電極上的材料不比如活性炭；另一個則為贗電容材料，如金屬氧在于結(jié)合了雙電層電容器快速充放電性能和贗

圖片；b)EDS譜圖2S3：a)SEM
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本文編號：2886081