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循環(huán)伏安沉積納米氧化釕基超級(jí)電容器電極材料
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國(guó)家自然科學(xué)基金 (20804030)；國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2007AA03Z249）


Supercapacitor Electrode Materials of Nanostructured Hydrous Ruthenium Oxide Deposited by Cyclic Voltammetry Method
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    摘要:

    在三氯化釕 (RuCl3) 水溶液中，采用循環(huán)伏安法在鉭電極表面電化學(xué)沉積無(wú)定形水合氧化釕(RuO2·xH2O) 作為超級(jí)電容器電極材料。能譜分析表明，在循環(huán)伏安負(fù)向掃描時(shí)Ru3+在鉭電極表面還原為釕金屬 (Ru)，沉積的Ru在隨后的正向掃描時(shí)被氧化為RuO2·xH2O。掃描電鏡觀測(cè)顯示出負(fù)向掃描沉積的Ru為納米尺度，因而獲得了納米結(jié)構(gòu)的RuO2·xH2O。由于納米結(jié)構(gòu)可以提高電極比表面積和顯著縮短離子和電子的傳輸路徑，因而獲得了具有高電化學(xué)活性的RuO2基超級(jí)電容器電極材料。循環(huán)伏安、恒電流充放電和電化學(xué)阻抗譜測(cè)試證實(shí)，該電極材料在38% (質(zhì)量分?jǐn)?shù), 下同)的H2SO4溶液中具有接近理想電容器的容量行為，比容量高達(dá)730 F·g-1 (掃描速率為50 mV·s-1)。在質(zhì)量負(fù)載為1.2 mg·cm-2時(shí)，比容量仍高達(dá)700 F·g-1。另外，其容量在10萬(wàn)次循環(huán)后仍保持不變，充放電效率接近100%。并且該方法可以直接在鉭金屬基底上電化學(xué)沉積RuO2·xH2O，避免了在常規(guī)電化學(xué)沉積法中需要的預(yù)涂層

    Abstract:

    Nanostructured hydrous ruthenium oxide (RuO2·xH2O) was directly deposited on tantalum (Ta) substrates by cyclic voltammetry (CV) technology in RuCl3·xH2O aqueous solutions. The growth mechanism, revealed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, is that Ru3+ ions are reduced to nanostructured ruthenium (Ru) particles during negative potential scanning, then are oxidized to RuO2·xH2O granules (also in nanometers) during the following positive scanning. The unique nanometer structure of RuO2·xH2O, rather than the conventional “mud-cracked” structure, enable itself a high specific capacitance of 730 F·g-1 at a scanning rate of 50 mV·s-1 and a very fast charging/discharging ability. The speci?c capacitance is still up to 700 F·g-1 when the oxide loading is up to 1.2 mg·cm?2. In addition, the capacitance retains about 100% after 100,000 charging/discharging cycles. All of these indicate that the nanosized RuO2·xH2O is an excellent electrode material for energy storage and conversion devices, such as supercapacitors

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引用本文

王 杰,徐友龍,馬建華,張選紅,蒙林斌,石洪富,蔣春強(qiáng),彭 丹.循環(huán)伏安沉積納米氧化釕基超級(jí)電容器電極材料[J].稀有金屬材料與工程,2012,41(8):1467~1471.[Wang Jie, Xu Youlong, Ma Jianhua, Zhang Xuanhong, Meng Linbin, Shi Hongfu, Jiang Chunqiang, Peng Dan. Supercapacitor Electrode Materials of Nanostructured Hydrous Ruthenium Oxide Deposited by Cyclic Voltammetry Method[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2012,41(8):1467~1471.]
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歷史
  • 收稿日期:2011-08-20
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