纳米层组装制备层状纳米功能材料及其超电容性能研究

本课题以大尺寸高结晶性不同电性无机层状化合物的制备/剥离新技术、温和条件下纳米层组装制备层状纳米功能材料新技术及层状纳米功能材料作为超级电容器电极材料的应用开发为目的，进行了不同电性无机层状化合物的制备条件/剥离规律性、纳米层组装制备层状纳米功能材料的组装规律性及制备材料在超级电容器电极材料上的应用研究。课题进行了四个方面的主要工作：一是高结晶性规则形貌金属水合氢氧化物制备及剥离新技术开发研究，二是剥离/组装技术制备功能性层状纳米结构材料及其超电容性能研究，三是大比表面积多孔金属氧化物复合材料的制备及其超电容性能研究，四是特征形貌金属氧化物电极材料的结构控制制备及其超电容性能研究。.课题的主要创新性成果：（1）开发了高结晶性规则形貌金属水合氢氧化物制备和剥离新技术，为纳米层组装反应制备功能性纳米层状材料提供了理想的正电性纳米层组装单元；（2）开发了剥离/组装反应制备层状纳米功能材料新技术，实现了温和条件下层状纳米功能材料的简单、节能和可控制备；（3）发现了金属氧化物纳米层（MnO2、RuO2）与石墨烯纳米层组装所得材料的超电容协同效应，纳米层组装技术能够增加制备材料比表面积和提高其电化学性能，研究使超级电容器电极材料的薄膜化和厚度可控组装成为可能；（4）通过向纳米层组装体系中引入金属粒子或聚合物分子，可以达到有效阻止纳米层重组和大幅度改善制备材料的电容性能；（5）开发了微米级金属氧化物材料可控制备新途径，成功制备了系列不同形貌和微纳米尺寸金属氧化物材料；（6）开发了兼具双电层电容和氧化还原电容二种电荷贮存机制的大比表面积和高法拉第反应速率超级电容器电极材料，为解决超级电容器的大功率密度和高能量密度难题提供了新的思路，实现了超级电容器电极材料设计思想进步。.课题关联研究成果先后在储能材料领域SCI源期刊发表系列原创性学术论文22篇，其中SCI一区论文7篇（Carbon、Journal of Power Sources等），SCI二区期刊论文8篇。申请并公开中国发明专利3件，其中取得授权1件。关联成果获得陕西省科学技术进步三等奖1项。课题组成员共参加国内外学术交流会13次，其中国际会议1次，做大会邀请报告1次。毕业博士研究生2名，硕士研究生11名。