哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
超级电容器具有同等体积下储能量更大，同等时间内充放电的能量更
多，相同时间内充放电速度更快，可使用寿命更长以及工作适应温度范围更
宽等特点，可广泛应用于手机、电脑等便携式消费电子设备和新能源汽车等
方面。目前的超级电容器主要的电极材料有碳材料、金属氧化物材料以及新
型二维纳米材料等等。新型二维纳米材料是目前科研热门材料，目前主要以
MXene及其复合材料为主，其在成本、比电容、稳定性以及储能效率等方面
都具有极高的潜力。不同的电极材料会使得超级电容器具有不同的储能密
度、储能效率以及循环性能，因此，如何通过改变电极材料以及电解液材料
等条件来提高超级电容器的性能，促进其工业化及商用，是目前科研界在研
究超级电容器及其应用时所要面对的首要问题。
本文采用盐酸加氟化锂的原料代替氢氟酸刻蚀MAX相的方法制备出了
TiCT少片层纳米片。采用扩散法制备了均匀的ZIF-67，并对其在氮气保护
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气的氛围下进行热处理，对不同温度下得到的产物进行形貌结构表征，发现
产物在获得金属氧化物的同时，仍然保留了三维多孔结构，同时对不同温度
处理的产物进行电化学性能测试，得到最佳热处理温度为500℃。最佳热处
理温度产物在三电极体系下，在电流密度为1A/g时，比电容为191F/g。在
5A/g的电流密度下对组装好的非对称超级电容器进行了6000次的恒流循环
充放电测试，结果在6000次循环充放电之后，还剩下90.77%的比电容容
量。
将最佳温度处理过的ZIF-67与TiCT按比例进行复合，对复合产物进
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行形貌结构表征，结果显示碳化后的ZIF-67在TiCT纳米片的片层间均匀
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分布。同时对不同复合比例的复合产物进行电化学性能测试。最佳复合比例
产物在三电极体系下，在电流密度为1A/g时，比电容达到342F/g，相较于
单独的TiCT材料，比电容提升了65%，相较于单独的ZIF67-500材料比
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电容则提升了79%。在两电极体系下进行电化学性能测试，结果显示电极在
电流密度为1A/g时，比电容为411F/g。在5A/g的电流密度下对组装好的
非对称超级电容器进行了9000次的恒流循环充放电测试，结果在9000次循
环充放电之后，还剩下88.91%的比电容容量，并且具有良好的倍率性能。
关键词：TiCT；复合材料；ZIF-67；超级电容器
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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Thesupercapacitorshavethecharacteristicsofgreaterenergystorage
underthesamevolume,moreenergycharginganddischargingwithinthesame
time,fastercharginganddischargingspeedwithinthesametime,longer
servicelifeandwiderworkingtemperaturerange.Itcanbewidelyusedin
mobilephones,computersand