基于TiO2納米管陣列電極的超級電容器研究.pdf

1、近年來，超級電容器由于在脈沖電源技術，純電動汽車和混合動力汽車等方面的廣泛應用，引發(fā)了研究熱潮。一維Ti02納米管具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，良好的電子傳輸路徑，較大的比表面積和寬廣的電勢窗口，是前景誘人的超級電容器電極材料。但由于TiO2禁帶較寬，導電性較差，限制了其在超級電容器領域中的應用。本文采用陽極氧化法制備TiO2納米管陣列電極(anodic titanium oxide，ATO)，著力于對ATO納米管陣列電極的改性研究，提高其導

2、電性，增強電化學性能。
　　首先，研究陽極氧化法制備ATO納米管陣列的工藝，確定陽極氧化法制備ATO納米管陣列電極的條件，并研究所制備的ATO電極的電化學性能。實驗發(fā)現(xiàn)ATO納米管陣列電極在正電位端的電流響應較差，在以0.05mA/cm2充放電時，電極比電容只為0.97mF/cm2。
　　其次，研究等離子體摻雜對ATO納米管形貌和電化學性能的影響。實驗表明，摻雜后的ATO納米管陣列(ATO-H)的顏色由原來的白色變?yōu)榛揖G色，

3、表面被刻蝕成粗糙結構，比表面積增大，同時，引入了Ti3+和-OH鍵，導致電導率增加。ATO-H電極的電化學性能明顯增強，當以0.05mA/cm2充放電時，電極的比電容提高到7.22mF/cm2，是未摻雜的7倍左右;當電流密度提高為2.0mA/cm2時，電極的比電容仍達6.37mF/cm2:當采用較大的掃速1.2V/s時，CV曲線仍保持良好的矩形度;充放電循環(huán)10000圈測試，電極比電容仍未顯示衰減。
　　最后，探尋一種簡單、快速且

4、高效的ATO納米管陣列改性方法，即電化學摻雜法。電化學摻雜并未對ATO納米管形貌結構有明顯影響，但摻雜后的ATO納米管（ATO-H-2）顏色也呈現(xiàn)灰綠色。此外，探究了電化學摻雜對電極電化學性能的影響因素，結果表明:電化學摻雜的電壓，電極間距，摻雜時間都對ATO-H-2電極的電化學性能有較大的影響。當摻雜電壓為5V，電極間距2.5cm，摻雜時間30s時，摻雜電極的電化學性能最優(yōu)。當以0.05mA/cm2充放電時，電極的比電容高達20.08