Cu_S掺杂Mo_2C电极材料制备及电化学性能研究_林荣鹏.pdf

摘要

超级电容器，作为一类兼具传统电容器快速充放电特性与电池高能量存储能

力的先进储能器件，能量密度虽不及电池，而与常规电容器相比较，其能量密度

提高了数倍。因其功率密度极高，充放电速度快，以及超长寿命的循环性能，在

高频率充放电应用场景中显得尤为重要。MoC作为一种新兴的储能材料，因其

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独有的钼-碳键合结构、良好的电导性和化学稳定性，展现出媲美贵金属催化剂

的电化学活性。然而，碳化钼作为超级电容器电极材料的应用研究较为少见。因

此，本文采用热解法和水热法，对MoC材料进行Cu/S掺杂和结构优化，对其

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电化学性能和储能机制进行深入研究。

利用热解法制备β-MoC材料，再采用水热法，按照不同Mo/S摩尔比进行

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硫掺杂，制备S/MoC超级电容器正极材料，并研究其电化学性能，结果表明，

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Mo/S摩尔比为1:8时，S/MC电极材料电容保持率及循环性能都能取得相对均

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衡的优势。XRD、SEM、TEM和XPS分析表明，发现在MoC表层上形成一层

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纳米MoS2薄膜，引入更多的活性位点。表面结构的优化有利于其综合电化学性

能的有效提高。为了进一步优化Mo2C内部结构，选择Cu/Mo摩尔比为1:10时，

利用热解法制备了综合电化学性能较好的Cu/MoC电极材料。研究结果发现，

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Cu以Cu2+的形式与MoC结合，引入大量缺陷，得到更丰富的活性位点；Cu/MC

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-1-1

电极材料具有较高的比容量（0.5Ag电流密度下比容量为126.3Fg）和不错

的电容保持率（0.5Ag-1下1000次循环保持率为58.1%）。

为了进一步研究Cu/S双掺杂MoC电极材料的电化学性能，首先，采用水

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热法调控铜硫化物的不同化学计量比，制备了CuS、CuS、CuS和CuS四种

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铜硫化物。其电化学性能测试的结果表明，Cu2S的电化学性能较好，因为Cu

离子作为反应的活性位点含量最高。然后，按照最佳性能的S/MC和Cu/MC

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的摩尔比，采用水热法和热解法制备了Cu/S掺杂Mo2C电极材料，其比容量表

现出明显强化（0.5Ag-1-1