循环伏安沉积纳米氧化钌基超级电容器电极材料

在三氯化钌(RuCl3)水溶液中,采用循环伏安法在钽电极表面电化学沉积无定形水合氧化钌(RuO2.xH2O)作为超级电容器电极材料。能谱分析表明,在循环伏安负向扫描时Ru3+在钽电极表面还原为钌金属(Ru),沉积的Ru在随后的正向扫描时被氧化为RuO2.xH2O。扫描电镜观测显示出负向扫描沉积的Ru为纳米尺度,因而获得了纳米结构的RuO2.xH2O。由于纳米结构可以提高电极比表面积和显著缩短离子和电子的传输路径,因而获得了具有高电化学活性的RuO2基超级电容器电极材料。循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱测试证实,该电极材料在38%(质量分数,下同)的H2SO4溶液中具有接近理想电容器的容量行为,比容量高达730F.g-1(扫描速率为50mV.s-1)。在质量负载为1.2mg.cm-2时,比容量仍高达700F.g-1。另外,其容量在10万次循环后仍保持不变,充放电效率接近100%。并且该方法可以直接在钽金属基底上电化学沉积RuO2.xH2O,避免了在常规电化学沉积法中需要的预涂层。