1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的需求也在日益增長。傳統(tǒng)的能源主要由化石燃料供給，如煤炭，石油。但化石能源的大量使用造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，使用新型能源替代化石能源迫在眉睫。新能源目前最可靠的來源即使用太陽能轉(zhuǎn)換成電能。然而，這種方式產(chǎn)生的電能并不穩(wěn)定，如何將這些電能存儲并加以利用的重要性便凸顯出來。在所有儲能手段中，電化學(xué)儲能以其靈活、高效、便于大規(guī)模使用等特點，因而在儲能領(lǐng)域中占有非常重要的地位。電化學(xué)儲能使用最為廣泛的為超級電容器及鋰離子電

2、池，這兩種設(shè)備均具有各自的優(yōu)劣勢。超級電容器具備大功率充放電、倍率性能優(yōu)異、循環(huán)壽命長等特點，然而，其能量密度相對于鋰離子電池低的缺點，限制了超級電容器在許多領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。鋰離子電池以其高比容量、高電壓、安全性好、自放電低等一系列優(yōu)點，發(fā)展成目前電子產(chǎn)品領(lǐng)域使用最為廣泛的儲能器件，部分新能源汽車的也開始采用鋰離子電池供能，顯示出了極大的應(yīng)用前景與市場需求。
　　無論是超級電容器還是鋰離子電池，其核心系統(tǒng)組件仍為正負(fù)材料所使用電

3、極材料，它最終決定了產(chǎn)品的綜合性能。而對于電極材料而言，微觀的形貌、納米結(jié)構(gòu)、電子傳輸能力、自身的孔徑、及比表面積等都對其性能的發(fā)揮起著重要的作用。本論文旨在針對目前電極材料的電導(dǎo)率、反應(yīng)動力學(xué)等方面的不足，從形貌、結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率、比表面積等方面對材料進(jìn)行優(yōu)化，通過簡單的方法構(gòu)建出納米陣列及復(fù)合結(jié)構(gòu)。具體的研究工作包括以下三個方面。
　　1、成功在泡沫鎳基底上合成了兩種不同形貌的NiMoO4納米陣列結(jié)構(gòu)，并研究了其晶體結(jié)晶水對于陣列

4、電化學(xué)性能的影響。首先以泡沫鎳為基底，硝酸鎳(Ni(NO3)2)、鉬酸鈉(NaMoO4)為原料，通過是否增加形貌控制劑氟化銨(NH4F)以及改變濃度，分別控制生長出內(nèi)含結(jié)晶水的NiMoO4納米線與納米片陣列結(jié)構(gòu)，然后通過隨后的退火處理，使以上兩種NiMoO4納米陣列失去其自身的結(jié)晶水。初步探究了含有以及不含結(jié)晶水的NiMoO4納米片與納米線的電化學(xué)性能的電化學(xué)性能，結(jié)果顯示，含結(jié)晶水優(yōu)于不含結(jié)晶水的NiMoO4，并且納米片要優(yōu)于納米線結(jié)

5、構(gòu)。原因可能是結(jié)晶水為離子與質(zhì)子傳輸提供了快速的通道，使得NiMoO4的電化學(xué)活性更強(qiáng)。納米片相對納米線結(jié)構(gòu)具有更高的比表面積以及更多的多孔，而且，納米線內(nèi)部良好的單晶結(jié)構(gòu)反而抑制了電子與離子的遷移擴(kuò)散，因而多晶納米片的反應(yīng)容量更高。以含結(jié)晶水的NiMoO4納米片陣列與活性碳負(fù)極匹配，制成的非對稱器超級電容器在239.37W Kg-1下表現(xiàn)出高達(dá)53.824Wh-1能量密度。
　　2、使用氫氣作還原劑，在泡沫鎳基底上分別制備出富含

6、氧空位的NiMoO4納米片與納米線陣列結(jié)構(gòu)。以上述第一部分制備的NiMoO4納米片與納米線陣列做前驅(qū)體，然后在管式爐中，控制氫氣濃度與反應(yīng)溫度，制備出了富含氧空位的NiMoO4納米片與納米線陣列。經(jīng)過電化學(xué)測試分析，氫化后的NiMoO4要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氫化處理前NiMoO4，且納米片要優(yōu)于納米線。結(jié)合熱分析測試及XPS分析結(jié)果，確認(rèn)該納米線與納米片所對應(yīng)的分子式分別約為NiMoO3358以及NiMoO363。在引入氧空位后，部分Mo6+被還原

7、到Mo4+的價態(tài)，同時NiMoO4晶格發(fā)生畸變，增強(qiáng)了該材料的電導(dǎo)率與離子擴(kuò)散速率，表現(xiàn)出更高的電化學(xué)活性。將氫化處理后的NiMoO4作為正極與活性碳負(fù)極匹配制得的全固態(tài)超級電容器器件獲得了49.11Wh Kg-1(800W Kg-1)的能量密度。
　　3、采用兩步法在銅基底上制備CuO@MnO2復(fù)合核殼陣列結(jié)構(gòu)。首先在商用銅箔上用水浴法快速（僅需8min）合成出氧化銅納米片，然后使用水熱法，在氧化銅的外表面負(fù)載二氧化錳形成核殼陣