毕业论文课题相关文献综述
由于气候的变化和石油的日益缩减，要求社会转向可持续和可再生资源的开发和利用。因此，人们从太阳能、风能获得可再生资源，并开发具有二氧化碳气体排放量低的电动汽车或混合电动汽车。然而太阳在夜间的能量很小，风能也不能满足们的要求，人们都期望汽车能自动行驶几个小时。由此可见，能量的储备系统开始在人们的生活中起扮演着重要角色。当今社会最前沿的电能存储器要属电池和电化学电容器。由于电化学电容器相对电池来说，具有充电速度快，寿命长，对环境友好等特点，因此受到国内外科学家的广泛关注。
超级电容器[2,4] (supercapacitor)按照储能机理可以分为两类：双电层电容器和法拉第电容器。超级电容器的电荷储存主要基于双电层电容储能原理和氧化还原准电容储能原理。双电层储能原理是指由于正负离子在固体电极与电解液之间的表面上分别吸附,造成两固体电极之间的电势差,从而实现能量的存储。这种储能原理允许大电流快速充放电,其容量大小随所选电极材料的有效表面积的增大而增大。炭材料超级电容器就是主要利用界面双电层电容来储存能量的,性能比较稳定,但存在内阻大且易腐蚀的缺点[2 ] 。准电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在一定电位范围内的快速可逆法拉第反应来实现能量存储,其优势在于能产生很大的容量,是双电层电容的10～100 倍(按炭材料和金属氧化物比表面积相同时计算) 。过渡金属氧化物RuO2 利用在氧化物电极表面及体相发生的可逆氧化还原反应而产生高达760 F/ g 的比容量[3 ] ,是较理想的电极材料,但昂贵的价格限制了其广泛应用。
制备高性能超级电容器主要有两个途径:一是增大电极材料的比表面积,从而增大双电层容量;二是提高电极材料的可逆法拉第反应几率,从而提高准电容容量。对于碳电极,通过化学处理使碳表面吸附化学官能团或在表面沉积金属氧化物颗粒，可以制备具有双电层电容和法拉第电容的复合电容器，这种电容器同时具备前两者的优点。镍、钴和锰的某些氧化物具有和RuO2类似的性质，其中MnO2具有较高的赝电容，且价格低廉，但其导电性能差，循环稳定性和功率性能也有待进一步提高。
纳米MnO2电容器[4]兼具双电层电容和氧化还原电容两种电荷储存机制。一是由于纳米MnO2具有很大的比表面积,二是由于在超级电容器的电化学窗口内,纳米MnO2 主要发生Mn ( Ⅳ) 与Mn ( Ⅲ) 之间快速可逆的氧化还原反应,可以储存比双电层电容大几十甚至几百倍的电荷。MnO2 的还原分两步: 第一步是Mn( Ⅳ) 还原为Mn ( Ⅲ) ,这一过程是由质子和电子进入MnO2 晶格完成的,是一个均相过程。在酸性和中性溶液中,反应式可写作:MnO2 H e- →MnOOH;在碱性溶液中,反应式可写作:MnO2 H2O e-→MnOOH OH- 。第二步,Mn ( Ⅲ) 还原为Mn ( Ⅱ) ,这是一个异相过程。在超级电容器中,只是部分地进行第一步反应,所以,其电极反应可写作:MnO2 δH δe - →MnO2Hδ。
碳纳米管[1,7](CNTS)具有均一的一维管状结构，较大的比表面积和纳米级中空管道等特性，有希望作为电极材料。其具有较高的储锂容量和较低的电位，但是不可逆容量非常大，严重制约了其在储锂材料方面的应用。为了改善CNTS 的性能,可以在其表面修饰一定量的金属(如Sn、Sb、Ni 和Si 等)，合金或过渡金属氧化物，使其形成复合材料，达到降低其不可逆容量的目的。纳米尺寸的过渡金属氧化物MO(M=Co、Ni、Cu、Fe 等)作为锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能。
NiO[3]作为性能优异的金属氧化物型电极材料由于其具有高比容量，高化学稳定性，低成本等优点，很多方法获得的粉体产物需要通过压片法制成工作电极，一个重要的改进就是在电极基底上直接生长活性电极材料。原位生长可以通过调控反应物浓度等方法调节所生长的活性物质的质量，也可通过多次生长实现材料的复合，此外，这种原位生长由于经过了高温高压的水热处理，使活性材料与电极基底有较好的连接，便于电化学检测。
参考文献：
[1] 冯传启，马 军，李 丽，等.[J].电源技术，2009，33(6)：458-461.
[2] 刘献明，张校刚，王永刚，等.[J].功能材料，2003，34(5)：550-552.
[3] 吕 卅，王 超，杨小天.[J]. 化学研究与应用，2013，25(8)：1185-1188.
