杂多酸-石墨烯复合材料的制备及电存储性能研究

Supercapacitor is a kind of high-efficient and clean energy storage device with high power density and long cycle life. This energy storage device becomes an efficient route to solve the low utilization rate of novel energy source. Therefore, developing new electrode material with larger specific capacitance is of great significance to improve the performance of supercapacitors, even to resolve the conversion problem of novel energies. The project intends to introduce other transition metals or organometallic groups with redox property into the vacancy type polyoxometalates containing tungsten, molybdenum or vanadium to prepare functional heteropolyacid compound with good conductivity and strong charge binding ability. The regularity of the combination of graphene, which is a well-performed double electric layer capacitor material with larger specific surface area, and functional heteropolyacid compound will be explored, and the effect of different factors such as structures of heteropolyacid and component ratio on the electrochemical behavior will be analyzed. Several kinds or a series of hybrid materials with high specific capacitance will be selected to be fabricated into well-performed and practical supercapacitors. This kind of novel supercapacitor possesses good application prospect on effectively utilizing clean energy resources.

超级电容器是一种功率密度高、循环寿命长、无毒无污染的高效储能装置，这种储能装置是有效解决新型能源利用率低的方法之一。因此，开发具有更大比电容量的电极材料对提高超级电容器性能乃至解决新型能源转换问题都具有重要意义。本项目拟向含有钨、钼或钒的缺位型杂多酸中引入其它过渡金属或具有氧化还原性质的金属有机基团，制备出电容器电极材料所需的导电性好、电荷结合能力强的功能杂多酸化合物。再探索具有更大比表面积的双电层电容器材料石墨烯与功能杂多酸化合物相结合的规律，分析杂多酸的结构、功能性基团的种类以及复合材料中杂多酸与石墨烯比例对电存储性能的影响，从中筛选出一类或几种具有高比电容量的复合材料，制作出性能好且实用的超级电容器。这类新型超级电容器对于高效利用清洁能源具有良好的应用前景。

随着当今社会环境污染和能源危机等问题日益严重，发展新型清洁能源已成为改善环境、建立可持续发展型能源结构的首要任务。而解决新能源储存问题的最有效方式就是寻找一种大容量、稳定、低成本的高效储能方式。超级电容器作为这样一种循环寿命长、无毒无污染、功率密度高的高效储能装置引起了广泛的关注。目前在超级电容器研究领域，电极材料的研究已成为热点。开发超级电容器电极材料具有重要的理论意义和实际价值。本项目针对这些关键问题，旨在研究杂多酸的电化学存储性质，以期获得功能杂多酸化合物。通过化学液相法向杂多酸中引入其他过渡金属或有机基团制备多种杂多酸材料，对制备条件进行优化，通过循环伏安法、恒电流充放电测试、电化学阻抗测试等考察其电化学存储性能；将具有较好电化学存储性质的杂多酸化合物将其与石墨烯等材料复合获得杂多酸复合材料，通过多种表征手段对其进行研究并考察电存储性能，筛选具有较好电存储性能的电极活性材料；对超级电容器器件的制作进行探索；获得一些有意义的结果。本项目对发展基于杂多酸的电极活性材料的制备及应用研究进行了有益探索，对出现的问题进行探讨，对杂多酸的电存储性质提供参考及补充。