本项目以介孔碳纳米线阵列为导电聚合物聚苯胺的载体，制备出了聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料，通过优化有序多孔碳纳米线阵列的制备工艺、聚合物在多孔碳孔道中的自组装工艺，实现了对复合材料的形貌、组成和结构的调控。聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料的介孔碳支架可以均匀承受聚合物在充放电过程中的应力，保证了电极材料的稳定性，而聚苯胺可以进一步提高复合材料的导电性，从而改善材料的循环稳定性和倍率特性。这一工作为开发具有高性能的超级电容器电极材料提供理论和实践指导。 在本项目的资助下，我们还对无机功能材料的制备及性能开展卓有成效的研究。以晶态钛醇盐（TG）为前驱体，通过光驱动的固相转化途径，首次制得了碳掺杂的多孔C-TiO2，其表现出了较高的可见光催化活性；利用同样的光驱动方法，制备出了多级结构锐钛矿二氧化钛，所制备的二氧化钛表现出优良的储锂性能；我们通过金属Zn蒸汽与质子化的分子筛反应制备出了Zn 改性的Y型分子筛，可以在较温和的条件下（350度）将CO2分解成C和O2；通过简单溶剂热方法合成出了具有空心和实心球形结构的Pd/Fe3O4磁性纳米复合材料，其在常温常压催化加氢等反应中的较高催化性能。开发了一种钠热法，在较低温度下制备出了一种具有高比表面积的无定形多孔硅，这种多孔硅表现出很好的电化学电容行为。 以上工作共发表SCI收录论文5篇，申请专利1项，培养博士生1名（在读）和硕士生2名（毕业1名）。 2100433B

本项目以高性能储能材料为导向，拟以多孔碳薄膜和纳米线阵列作为导电聚合物聚苯胺的载体，开发一种简单有效的方法直接在集电极上制备超级电容器复合电极材料。电极材料直接生长到集电极上，可以简化超级电容器电极制备步骤，并能有效降低电容器的内阻。复合材料的多孔碳支架能够均匀承受聚合物在充放电过程中的应力，保证了电极材料的循环稳定性；将导电聚合物自组装到多孔碳的孔道中，可以提高多孔碳的导电性，从而改善电极材料的循环稳定性和倍率特性。通过优化有序多孔碳薄膜和纳米线阵列的制备工艺、聚合物在多孔碳孔道中的自组装工艺，实现对复合材料的形貌、组成和结构的调控。研究所制备复合材料的充放电容量、充放电特性和循环稳定性；探索复合材料的形貌、组成和结构等因素对超级电容器性能的影响，为开发具有高比电容、高比功率、高比能量和高循环稳定性的超级电容器电极材料提供理论和实践指导。

《镍钻基超级电容器电极材料》是中原工学院材料学、材料物理与化学、材料加工工程、高分子材料与工程专业硕士课程配套用书之一。目前在国内还没有一本完整的关于镍钻基超级电容器电极材料制备工艺、储能原理及分析等方面的书籍。《镍钴基超级电容器电极材料》全面系统地介绍了作者利用泡沫镍自身三维网状多孔结构、优异的机械强度、良好的导电性和柔韧性，借助先进的微纳米制备技术，如原位生长、离子置换、异质结构筑等，构筑具有独特电化学特性的镍钻基超级电容器电极材料的详细工艺及电化学测试结果，专业实战性强，实用价值高。《镍钴基超级电容器电极材料》图文并茂、通俗易懂、操作性强。

《镍钴基超级电容器电极材料》可作为高等院校本专科生及研究生专业教材及科技读本，也可供储能行业及功能微纳米材料研发领域的科研技术人员参考资料。

结构阻尼一体化技术可以实现高效振动响应控制和结构承载功能一体化，是目前航空航天飞行器结构设计的重要研究方向。本项目基于全复合材料点阵夹芯结构优异的比刚度和比强度性能，结合粘弹性阻尼材料的高阻尼特性，设计制备兼具结构承载功能和减振降噪功能的多功能结构，研究这类结构的动力学响应规律和阻尼特性。研究内容包括：针对结构承载和阻尼设计要求，开展多功能协同和多目标优化设计，提出微结构优化设计方法，给出优化设计方案；采用共固化工艺制备阻尼复合材料点阵结构，研究工艺参数对结构动力学性能的影响规律；建立阻尼复合材料点阵结构的细观力学分析模型，研究其宏微观阻尼机理以及微观结构与结构整体动态性能的关系。研究成果可为航空航天飞行器结构设计制造提供理论依据和技术储备。

第1章 绪论

1．1 超级电容器的发展状况

1．1．1 超级电容器的研究背景

1．1．2 超级电容器的发展简史

1．2 超级电容器的分类及储能机制

1．2．1 双电层电容器（Double layer capacitor）

1．2．2 赝电容器（Pseudo-capacitor）

1．2．3 混合电容器（Hyid capacitor）

1．3 超级电容器电极材料

1．3．1 具有电容特性的碳材料

1．3．2 具有赝电容特性的金属氧化物

1．3．3 具有赝电容行为的导电聚合物

1．4 超级电容器的性能特点

1．5 超级电容器的应用

第2章 泡沫镍模板法构筑高性能超级电容器电极材料

2．1 背景

2．2 样品的制备方法

2．2．1 三维分等级鸟巢状NiS@Ni3S2电极材料的原位合成

2．2．2 三维分等级鸟巢状Co9S8@Ni3S2材料的制备

2．2．3 三维网状NiSe2@NiS复合材料的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 鸟巢状NiS@Ni3S2纳米棒阵列材料的表征

2．3．2 阳离子交换法合成Co9S8@Ni3S2复合电极

2．3．3 阴离子交换法合成NiSe2@NiS复合电极

2．3．4 电化学性能测试

2．4 小结

第3章 利用泡沫镍的高导电性提高电极材料电化学性能

3．1 分等级结构NiSe微米球的制备及其在超级电容器中的应用

3．1．1 研究背景与意义

3．1．2 样品的合成与制备

3．1．3 结果与讨论

3．1．4 小结

3．2 高利用率α-Ni（OH）2的制备及其电化学性能研究

3．2．1 研究背景与意义

3．2．2 样品的合成与制备

3．2．3 结果与讨论

3．2．4 本节小结

3．3 α-Co（OH）2/α-Ni（OH）2异质结的制备及其电化学性能研究

3．3．1 研究背景与意义

3．3．2 样品的合成与制备

3．3．3 结果与讨论

3．3．4 小结

第4章 基于泡沫镍的高导电性及利用双重离子置换提高电极材料电化学性能

4．1 三元Ni-Co-Se纳米线的制备及其在超级电容器中的应用

4．1．1 研究背景与意义

4．1．2 样品的合成与制备

4．1．3 结果与讨论

4．1．4 小结

4．2 分等级Ni3S2/Co9S8/NiSe电极材料的制备与表征

4．2．1 研究背景与意义

4．2．2 样品的合成与制备

4．2．3 结果与讨论

4．2．4 小结

第5章 基于泡沫镍良好柔韧性设计组装卷绕式超级电容器

5．1 研究背景与意义

5．2 样品的合成与制备

5．3 结果与讨论

5．4 小结2100433B