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1、碳纳米管上的钒氧化物原子层碳纳米管上的钒氧化物原子层沉积应用沉积应用于于高功率超级电容器高功率超级电容器电极电极content前言简介实 验结 论思 考超级电容器碳电极的双电层电容器金属氧化物或导电性高分子电极的赝电容器前人研究唯一高电容和高电导率的金属氧化物是氧化钌,但成本高昂通过共沉淀和煅烧或溶胶 - 凝胶或电沉积制得基于钒氧化物的电极,只能在研究中获得优良性质使用表面被氧化的氮化钒纳米粒子。但由于其粒子性高,制得的电极动力性能不佳用真空过滤使V2O5纳米线和碳纳米管结合形成电极,但只有相对低功耗特性的电极下才能得到比较乐观的结果原子层沉积可以使其独特的优势结合在一起!ALDALD沉积的底

2、物沉积的底物制备制备特制特制ALDALD系系统统ALDALD沉积过程沉积过程测 试SEMTGAC-DEISCV拉曼拉曼实验实验XRDSEM分析:SEM研究(图1)表明,呈现出了极高的涂层均匀度,即便对于最大的原子层沉积(ALD)的周期(500个周期)碳纳米管出现共形涂覆的氧化物层,没有簇阻塞电极孔隙。而图二显示碳纳米管平均直径从70nm(裸露的碳纳米管)到180nm(500 ALD周期后)呈线性增长过程。XRD图谱分析: 碳峰肩部可能与管壁之间的间距的变化有关。由于小峰强度、大峰宽度在反射光谱中的位置相其他对应不同的阶段相似(图3a),所以并没有让我们明确地识别目前阶段。涂覆电极的颜色是绿色(

3、典型为VO2)和黄色(典型为V2O5)之间。拉曼图谱分析:拉曼光谱技术也可以用于鉴定CNT电极的纯度、无序度和进一步验证ALD沉积钒氧化物涂层(图3b)是否存在不同的相。最开始的两个峰值出现在267 cm-1和406 cm-1处,这是由于V=O键的弯曲振动;511 cm-1处的峰值是由于V3-O键;712 cm-1处的峰值是由于V2-O键,不同的键存在于不同的氧化物。CV和C-D曲线分析: 虽然所有的涂层CNT电极比裸CNT提供更高的电容,但是电极涂层最薄的10纳米提供最佳的性能。C-D测量结果也证实了这个电极具有极低的电阻。即使在一个非常高的电流密度(20A/g)中,发现开始时的的放电曲线(图7c)的IR压降非常小,这表明对称超级电容器的等效串联电阻(ESR)值很小,确定了其在高功率操作设备的可用性一个经典的Nyquist图包含两个部分:在高频的45度段和低频的几乎垂直的线。电极的均匀性、对氧化涂层厚度的一致性的精确控制的重要性降低涂层厚度到10nm、氧化钒实现一个高电容ALD允许均匀地沉积在多孔的碳纳米管或碳纳米纤维电极的金属氧化物,从而为具有可控孔隙度的无粘接剂的超级电容器的形成提

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