项目名称: 氧空位影响NiCo2O4-δ电容性能的作用机理研究

项目编号: No.51502260

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 曹月斌

作者单位: 盐城工学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 氧空位可提高氧化物如TiO2,Co3O4的电容性能,研究者通常将其归因于氧空位引起的材料电子导电性的增加。最近一项对LaMnO3的研究表明氧空位可作为氧离子存储位,可通过氧离子在氧空位的脱嵌提高材料的电容性能。目前,尚缺乏对氧空位影响电容性能作用机理的系统研究。本课题以NiCo2O4-δ为研究对象,通过下述问题的研究理解氧空位影响其电容性能的作用机理:氧空位浓度对NiCo2O4-δ的电子导电性、氧离子扩散速率、电极-电解液界面电荷转移电阻的影响;确证氧空位能否作为氧离子存储位;判断脱嵌氧离子的形式,提出NiCo2O4-δ的电荷存储机理。另一方面,构筑核壳结构NiCo2O4-δ@碳纸(布),制备硫取代、含硫空位的NiCo2O4(1-x)S4x-δ以提高电极的电子导电能力和氧离子扩散能力。该研究可加深对氧空位影响电容性能作用机理的理解,为制备基于氧空位进行电荷存储的电极材料提供一定的基础。

中文关键词: 赝电容;无机纳米材料;氧化物;氧空位;高能量密度

英文摘要: Introduction of O vacancies in oxides such as TiO2 and Co3O4, greatly enhanced their pesudocapacitive performances. Researchers usually ascribe the pesudocapacitive performances enhancement of O-vacancies-involved oxides to their increased conductivity caused by O vacancies introduction. Recently, a research on LaMnO3 indicates that O vacancies could act as charge storage sites, and the intercalation of O ions in O vacancies enhanced the pesudocapacitive performances. Until now, there are no systematic researches on the mechanisms of O-vacancies’ effects on pesudocapacitive performances. In this project, we will try to understand the mechanisms of O-vacancies’ effects on pesudocapacitive performances through the following researches: effects of O vacancies on electrical conductivity, O ions diffusion rate, and electrode-electrolyte charge transfer resistance; make clear whether O vacancies act as charge storage sites for O ions; propose the charge storage mechanism of NiCo2O4-δ by investigating the forms of diffused O ions and the changes of redox peaks, valence state of metals and phases during charge-discharge process. On the other hand, construct core-shell structured NiCo2O4-δ@carbon fiber paper (cloth) to enhance the electrical conductivity and flexibility of the electrodes; and fabricate S-substituted and S-vacancies-contained NiCo2O4(1-x)S4x-δ (x=0.25, 0.5, 0.75, 1) to enhance their electrical conductivity and O diffusion rate. The project will deep the understanding of O-vacancies’ effects on pesudocapacitive performances, and provide the basis for the synthesis of O-vacancies-based charge storage electrode materials.

英文关键词: pesudocapacitance;Inorganic Nanomaterials;Oxides;Oxygen Vacancies;High Energy Density

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