离子置换方法制备出超级电容器新材料

近日，记者从郑州大学了解到，该校化学与分子工程学院副教授陈卫华博士带领的课题组，在国家自然科学基金和河南省教育厅基础研究计划等项目支持下，率先利用部分离子置换的方法制备出高性能硫化物超级电容器电极材料，相关研究成果发表在最近一期由美国化学会主办的《材料化学期刊》上。

据悉，与传统电容器相比，超级电容器具有许多不可替代和不可或缺的优势，如充放电速率快、循环寿命长、能量转化效率高、操作稳定、小尺寸、无污染等，是一种非常有前途的能量贮存设备。

陈卫华带领的课题组首先成功地合成了以窝状纳米带作为基本组成单元的三维分等级鸟巢状二硫化三镍与硫化镍电极材料，然后分别将阴离子硒离子和阳离子钴离子引入到鸟巢状二硫化三镍与硫化镍复合材料中，制备出具有与母体材料相似形貌的二硫化三镍与八硫化九钴和硫化镍与二硒化镍复合电极材料。同时，课题组还在这个过程中成功地将材料组分进行了调控，并且实现了形貌遗传。

测试显示，离子置换前后电极材料的倍率性能和充放电比容量等电化学性能得到了很大的提高。电化学测试说明三种材料在大扫描速率下仍然具有非常尖锐的氧化还原峰，这就意味着此类材料具有优异的电化学响应，尤其是硫化镍与二硒化镍复合电极材料，其在10000毫伏每秒的扫速下氧化还原峰几乎没有变化。

恒流充放电测试说明所有的电极材料均具备高的比容量。二硫化三镍与硫化镍、二硫化三镍与八硫化九钴和硫化镍与二硒化镍三种电极材料在电流密度为0.5安培每克时首次恒流充放电比容量依次为516、925和1412法拉每克，并且具有较好的循环稳定性，与市用的二氧化锰材料相比较，具有很大的应用前景。