《納米層組裝製備層狀納米功能材料及其超電容性能研究》是依託陝西師範大學，由劉宗懷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米層組裝製備層狀納米功能材料及其超電容性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉宗懷
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
套用水解劑與絡合劑並存條件下的水熱處理和局部化學氧化反應手段，製備Ni、Fe、Co、Mn為主組成元素的高結晶性大尺寸層狀化合物，研究此類化合物的生長機理，開發高結晶性大尺寸無機層狀化合物製備新技術；通過選擇剝離手段，溶劑體系和納米層分散液處理方式，開發獲得大尺寸無機納米層剝離新技術；採用納米層組裝技術和絮凝技術，研究不同電性無機納米層或同電性無機納米層組裝製備層狀納米功能材料的基本規律和影響因素，開發納米層組裝高容量超級電容器用電極材料製備新技術；研究製備電極材料的電化學反應機理，探討製備技術對材料電化學性能影響規律，揭示納米級電極材料電荷儲存的本質，期待製備的納米電極材料能同時發揮電荷存儲和贗電容雙重協同效應，解決現有超級電容器電極材料存在的比容量和比功率密度低等突出問題，實現超級電容器電極材料設計和製備技術的進步。本研究將促進無機材料化學、儲能材料及物理無機化學等領域的進步。
結題摘要
本課題以大尺寸高結晶性不同電性無機層狀化合物的製備/剝離新技術、溫和條件下納米層組裝製備層狀納米功能材料新技術及層狀納米功能材料作為超級電容器電極材料的套用開發為目的，進行了不同電性無機層狀化合物的製備條件/剝離規律性、納米層組裝製備層狀納米功能材料的組裝規律性及製備材料在超級電容器電極材料上的套用研究。課題進行了四個方面的主要工作：一是高結晶性規則形貌金屬水合氫氧化物製備及剝離新技術開發研究，二是剝離/組裝技術製備功能性層狀納米結構材料及其超電容性能研究，三是大比表面積多孔金屬氧化物複合材料的製備及其超電容性能研究，四是特徵形貌金屬氧化物電極材料的結構控制製備及其超電容性能研究。 課題的主要創新性成果：（1）開發了高結晶性規則形貌金屬水合氫氧化物製備和剝離新技術，為納米層組裝反應製備功能性納米層狀材料提供了理想的正電性納米層組裝單元；（2）開發了剝離/組裝反應製備層狀納米功能材料新技術，實現了溫和條件下層狀納米功能材料的簡單、節能和可控制備；（3）發現了金屬氧化物納米層（MnO2、RuO2）與石墨烯納米層組裝所得材料的超電容協同效應，納米層組裝技術能夠增加製備材料比表面積和提高其電化學性能，研究使超級電容器電極材料的薄膜化和厚度可控組裝成為可能；（4）通過向納米層組裝體系中引入金屬粒子或聚合物分子，可以達到有效阻止納米層重組和大幅度改善製備材料的電容性能；（5）開發了微米級金屬氧化物材料可控制備新途徑，成功製備了系列不同形貌和微納米尺寸金屬氧化物材料；（6）開發了兼具雙電層電容和氧化還原電容二種電荷貯存機制的大比表面積和高法拉第反應速率超級電容器電極材料，為解決超級電容器的大功率密度和高能量密度難題提供了新的思路，實現了超級電容器電極材料設計思想進步。 課題關聯研究成果先後在儲能材料領域SCI源期刊發表系列原創性學術論文22篇，其中SCI一區論文7篇（Carbon、Journal of Power Sources等），SCI二區期刊論文8篇。申請並公開中國發明專利3件，其中取得授權1件。關聯成果獲得陝西省科學技術進步三等獎1項。課題組成員共參加國內外學術交流會13次，其中國際會議1次，做大會邀請報告1次。畢業博士研究生2名，碩士研究生11名。
