基于氧化钛骨架的氧化钌通透纳米管阵列的合成及电容储能作用

设计并合成先进储能材料对发展超级电容储能器件至关重要。本课题在对氧化钛纳米管可控合成的基础上，构建以氧化钛为骨架的氧化钌通透纳米管阵列结构的异质复合材料，实现其超级电容储能作用。紫外光激发氧化钛表面的超亲水特性诱导水合钌离子在氧化钛纳米管壁面上自由扩散和吸附，采用电化学方法原位合成水合无定形氧化钌，并且对纳米管底部封闭端进行开口处理，形成两端导通的纳米管复合物。高度有序纳米管阵列结构可以提供很大的反应比表面积，纳米管通透型结构可以促进反应离子在纳米管通道中的迁移传输效率。在充放电过程中氢离子/氧化钌的快速可逆氧化-还原反应实现法拉第准电容功能，同时锂离子/氧化钛的可逆嵌入-脱嵌反应实现锂离子储能功能，通过两者之间的协同效应来同时提高氧化钌-氧化钛通透纳米管阵列的功率密度和能量密度。预期通过本课题研究，有望发展一种具有锂离子储能功能的超级电容器，电容储能效率可以远远高于单一体相材料。