一种铁基复合材料的制备及其电容性能

江宏亮 李福枝

张 丹 尹大川

石 璞

湖南工业大学

包装与材料工程学院

湖南 株洲 412007

1 研究背景

超级电容器因具有循环寿命长、功率密度高、倍率性能好的优点而备受关注[1]。目前，应用于电容器的材料主要有导电聚合物、碳材料、金属氧化物[2]。

导电聚合物有聚苯醚、聚苯胺、聚乙炔、聚乙烯二氧噻吩、聚吡咯、聚噻吩等[3-4]。聚合物材料在质子嵌入或脱出的过程中，体积产生膨胀或收缩，致使质料脱落，电化学性能随之下降[5-6]。

碳材料如碳纳米管、石墨烯，其比表面积大、导电性能好而被广泛用作碳基体[7-8]，但其复杂的生产过程阻碍了扩大化生产，尤其是石墨烯。相比之下，科琴黑（ketjen black，KB）导电碳材料比表面积大、导电性能优良、稳定性好，备受企业和研究者的青睐。

RuO2因具有较宽的电压窗口、优良的循环性能和热稳定性能而被深入研究[9]。但是其价格昂贵，广泛商业化应用受阻碍。CoO[10]、NiO/Ni(OH)[11-12]备

342受关注，但还存在一些缺陷，如材料溶解、电子电导率和离子电导率较低、比表面积较小、难以均匀分散在碳基体上等。

铁化合物来源丰富、价格便宜，常见的价态有Fe2+、Fe3+。尤其是Fe3O4，其电子可以在Fe2+和Fe3+之间快速转移，导电性优于其他铁氧化合物，理论上具有较好的化学电容性能[13-14]。

本研究采用六水氯化铁、十水硫酸亚铁为混合铁源，尿素水溶液为水相，环己烷为油相，十六烷基三甲基溴化铵（cetyltrimethylammonium bromide，CTAB）为表面活性剂，以科琴黑为碳载体，通过微乳液法制备铁基复合材料，重点探究温度、CTAB用量对所制材料电容性能的影响，以期得到电容性能优良的电极材料。……