哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
掺杂和复合改性碱式碳酸钴的制备及其电化学性能研
究
摘要
碱式碳酸钴（Co(CO)(OH),CCH）由于其高的理论比电容和良好的润湿性，
30.52
已被证明是超级电容器有前途的电极材料。目前已有纳米针、棒和片等形态，其
中纳米薄片因大比表面积和短电解质扩散路径而备受瞩目。然而，其低电导率、
显著的体积变化及较差的循环稳定性等问题限制了其储能性能。为解决这些问题，
掺杂元素和合成复合材料已成为有效策略。
本文通过金属元素（Mo、Ni）和非金属元素（S）共掺杂和合成多元复合材
料来优化CCH电化学性能。Mo引入提高了CCH的电导率，而Ni的加入则增加
了电化学活性。此外，S的掺杂有效调节了电极材料的微观结构，形成了纳米片
形态，进一步提升了CCH的比电容。特别是，低浓度的Mo和Ni掺杂CCH纳米
片负载在CoS基底上，由于多组分的协同作用和分层纳米结构而表现出优异的
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比电容和循环性能。本论文的主要研究工作有:
（1）通过一步水热法在泡沫镍(NF)上形成Mo,Ni-CCH/NF纳米针，之后在
室温下快速将S掺杂进Mo,Ni-CCH/NF，形成Ni(OH)/Mo,Ni,S-CCH/NF纳米片。
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此外，还研究了Mo的添加量、水热时间对Mo,Ni-CCH/NF的形貌和电化学性能
的影响，以及S掺杂时间对Ni(OH)/Mo,Ni,S-CCH/NF形貌和电化学性能的影响。
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在三电极测试中，Ni(OH)/Mo,Ni,S-CCH/NF展现出了高达1765.0Cg（1Ag）
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的比电容及出色的循环稳定性（10Ag下，10000次循环后电容保持率为82.1%）。
此外，以该电极与活性炭（AC）组装的混合超级电容器器件在800Wkg-1的功率
密度下实现了78.17Whkg-1的能量密度，并展现出优异的循环稳定性（10,000次
循环后表现出91.8%的电容保持率）。
（2）通过沉淀法制备ZIF-67，并经溶剂热硫化得到CoS。随后，采用水热
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法将上一章低浓度Mo和Ni共掺杂的CCH负载于CoS表面，成功合成复合材料
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（Ni(OH)/Mo,Ni-CCH@CoS/NF）。此外，通过优化ZIF-67的硫化浓度以及
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Ni(OH)/Mo,Ni-CCH@CoS/NF的水热温度合成条件来制备复合材料。该材料在
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1Ag的比电容高达1816.2Cg并在10Ag进行10,000次循环后保持85.7%的
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电容。将其和活性炭（AC）组装的混合超级电容器，在10Ag的条