● 摘要
本论文主要介绍电沉积方法制备超级电容器的纳米过渡族金属氧化物电极。内容包括使用阴极沉积制备纳米级弥散分布的氧化镍颗粒/碳纳米管电极和阳极电沉积方法在镍箔上沉积纳米多孔二氧化锰电极。首先论文研究电沉积参数对于沉积形貌的影响。以阴极电沉积法制备碳纳米管/氧化镍的复合电极和纳米多孔二氧化锡电极为例，电流密度对于沉积物的形核和沉积效率有很大影响；而沉积的时间和晶体的生长有更为密切的关系；沉积溶液的作用综合形核与生长过程。在阳极电沉积法制备纳米多孔氧化锰电极的过程中，有类似的实验结果。但是阳极过程更为复杂，由于锰元素的多价态，阳极电沉积过程中沉积电压对沉积物种类也有影响。在沉积过程的研究基础上，得到获得制备碳纳米管/氧化镍的复合电极和纳米多孔二氧化锰电极的沉积参数。在0.02M溶液体系，沉积电流密度为0.15mA/cm2，沉积时间为3000s的条件下沉积，可以碳纳米管网状表面附载纳米级氧化镍颗粒分布的形貌。XRD分析显示，碳纳米管/氧化镍的复合电极中沉积物氧化镍呈无定形。SEM以及TEM观察到，碳纳米管的直径大约为30nm，附着颗粒的直径大约为30~50nm。EDS能谱和XPS测试结果说明碳纳米管的表面有Ni，O元素，其中镍以Ni2+和Ni3+的形式存在。电化学测试表明，空白碳纳米管电极的比容量为17F/g，而纳米颗粒氧化镍的附着使得电极的比容量约为190F/g，增大10倍。同时，氧化镍的比容量接近其理论值，约为1250F/g。复合电极更表现优异的循环寿命，在1000圈循环中库伦效率接近100%，说明电极反应可逆性较好。阳极沉积二氧化锰体系，研究不同电压阳极沉积得到的二氧化锰相以及其电化学性能。其中0.5V电压沉积的电极具有较大的孔径（100nm），并在恒流充放电测试，表现出较高的比容量，并其容量在长循环中高于其他制备条件所得到的电极。在20圈循环后，0.5V沉积电压制备的电极保持在160F/g；而1.0V电压沉积的电极的比容量只有80F/g。0.5V沉积电压，0.2 M NaCOOCH3 和 0.01 M MnSO4 的混合溶液体系进行阳极沉积，可以得到纳米多孔的δ-MnO2电极，孔径10nm。在5mV/s低扫速下，比容量为170F/g；当扫速为100mV/s时，比容量为82F/g，电极表现较为优异的倍率性能。当以0.25 mA/cm2电流密度进行循环寿命测试，在200圈内的比容量保持率为96%，具有较好的循环寿命。