1. 研究目的与意义（文献综述）

随着化石燃料的紧迫缺乏和对全球变暖的日益增长的环境问题，对高效电能存储技术的需求变得越来越大。^[1-2] 而超级电容器是一种具有光明前景的电能存储技术，目前在超级电容器的基础研究和应用方面已取得巨大进步，电极材料是超级电容器的重要组成部分，研发高性能，低成本的超级电容器电极材料一直是超级电容器研究的重要内容，超级电容器电极材料大致可分为碳基材料，金属氧化物或硫化物基材料和导电高分子材料。^[3-8]

碳材料被认为是一种有前景的工业化电极材料，主要是因为具有以下优点：存储量大、成本低、易合成、无毒性、高表面积和宽的温度操作范围。一般来说，碳材料的电容器一般表现为电化学双电层电容性，常用的材料有石墨烯、介孔碳、碳纳米管、碳纳米纤维、玻璃碳、网络结构活性炭、碳纳米笼和碳纳米球等。^[9] 导电聚合物拥有成本低、环境友好性、在掺杂状态有高的导电性、高的电压窗口、高的电容储存能力和电容可逆性等优点，使其成为一种可供选择的电极材料，主要包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯等导电高分子材料。^[10]

作为锂电池和超级电容电极材料，各种金属硫化物吸引了越来越多研究者的关注。一般来说，金属硫化物具有多种可能的化学组成状态，例如晶体结构、价态和纳米晶体形态，赋予它们更高的电化学活性。^[11-17] 此外，与其相应的金属氧化物相比通常具有更好的导电性和热稳定性使其比许多电极材料（包括金属氧化物和碳）具有更高的电容量。例如，通过镀碳膜的nico₂s₄阵列制备的超级电容电极在电流密度10a g^-1下的比电容为1285f g^-1。^[18] 作为锂电池的正极材料，过渡金属硫化物的锂化机理相当复杂，这在一定程度上有助于其拥有较大的容量。以mos₂为例，报道用mos₂/graphene复合材料制作的锂电池正极的可逆容量高达1290 mah g^-1。^[19] 大多数过渡金属硫化物可以通过锂和金属阳离子之间的转化反应储存锂，产生较高的比容量。一般来说，对于过渡金属硫化物的锂的嵌入和脱出过程可以描述为ms_x 2xli 2xe^-#8596;xli₂s m。同时，对于一些层状的过渡金属硫化物，锂化和脱锂过程可能归因于插层、转化或甚至合金化反应在不同电位范围的组合。具体来说，层状的ms₂（m = mo，w，v和zr）的锂反应机理，在放电充电过程中可以描述为ms₂ xli xe^-→lixms₂，li_xms₂ （4-x）li （4-x）e→m 2li₂s和m 2li₂s→m 2s 4li 4e^-。已经证明，碱性的金属硫化物溶液经历可逆的氧化还原反应，根据ms oh-#8596;msoh e^-（m=ni，co，cu和mn）。过渡金属硫化物电极与双层电容电极相结合制作的非对称超级电容器，与常规赝电容器相比具有宽的电压操作窗口、高的能量和功率密度。不幸的是，在放电和充电过程中，由于在电极中离子和电子的传输缓慢以及显着的体积膨胀和收缩，过渡金属硫化物在锂离子电池和非对称超级电容器中的使用受到很大的阻碍，导致产生比较差的倍率性能和循环稳定性。

2. 研究的基本内容与方案

1. 基本内容

（1）熟悉所选金属硫化物的原料特性和碳基复合物的相关性质，通过查阅关于超级电容器电极材料的相关文献，了解不同电极材料的应用范围、制备工艺等相关内容，同时了解水热法制备方法的原理和相关注意事项。

（2）选定进行制备的各种原料，本课题的原料主要是硝酸镍、氨水、乙醇、盐酸多巴胺（da）、正硅酸四乙酯(teos)和氯化铵等，通过水热法制备过渡金属硫化物与空心碳球的复合材料。

3. 研究计划与安排

第1-3 周：与指导老师一起对初步方案进行讨论，就可行性、创新性等几个方面进行分析，确定最终的实验方案。针对最终方案，再次进行资料收集和整理工作。完成开题报告和与选题相关的英文文献翻译;

第4-7 周：采用水热方法制备硫化镍与空心碳球的复合材料；

第8-11周：完成硫化镍与空心碳球复合材料的电化学性能测试；

4. 参考文献（12篇以上）

1. barzegar, f.; bello, a.; momodu, d.; madito, m. j.; dangbegnon, j.; manyala, n., preparation and characterization of porous carbon from expanded graphite for high energy density supercapacitor in aqueous electrolyte. journal of power sources 2016, 309, 245-253.

2. gonzález, a.; goikolea, e.; barrena, j. a.; mysyk, r., review on supercapacitors: technologies and materials. renewable and sustainable energy reviews 2016, 58, 1189-1206.

3. ai, z.; hu, z.; liu, y.; fan, m.; liu, p., novel 3d flower-like coni₂s₄/carbon nanotube composites as high-performance electrode materials for supercapacitors. new journal of chemistry. 2016, 40 (1), 340-347.

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