摘要
由于现代社会的绿色可持续发展需求和不断出现的各种生态问题，对新型、低成本、环境友好和高性能储能系统的研究需求不断增加。超级电容器由于其高速率能力、脉冲电源、长循环寿命、简单的原理、高动态电荷传播和低维护成本，被认为是替代能源存储设备的一个非常有前景的候选者。电极材料是影响超级电容器能量储存能力的一个非常重要的因素，众多科研工作者一直致力于研究制备方法简单、电化学性能优异且具有良好稳定性的电极材料。尖晶石型过渡金属氧化物(AB2O4)作为新型电极材料，具有比其他材料更优异的电化学性能和导电性能，在近些年受到越来越多的关注。尖晶石铁氧体(AFe2O4)作为其中的翘楚，可以为超级电容器器件提供优异的性能，特别是CoFe2O4和ZnFe2O4等，由于其不仅成本低、环境友好、自然丰度高，而且还具有多重可变价态，这使其具有良好的氧化还原性能，从而可以获得更好的电化学性能。本文使用溶胶-凝胶法合成了CoFe2O4和ZnFe2O4铁氧体，并进行Ba2+掺杂，旨在探索微量Ba2+的加入以及不同煅烧温度、煅烧时间对它们的磁性及电化学性能影响。本文的工作内容主要如下： 采用溶胶-凝胶法首先制备了钴铁氧体和锌铁氧体，在此基础上进行Ba2+的掺杂，讨论Ba2+添加量对合成样品的影响。然后固定x=0.05的比例，将Ba0.05Co/Zn0.95Fe2O4在不同温度下煅烧3h，探索不同煅烧温度对样品的性能影响。最后，固定x=0.05的比例，将Ba0.05Co/Zn0.95Fe2O4在1000℃下煅烧不同时间，探索不同反应时间对样品磁性及电化学性能的影响。 研究结果表明BaxCo1-xFe2O4(x=0~0.09)为反尖晶石结构，呈亚铁磁性。BaxZn1-xFe2O4(x=0~0.09)为正尖晶石结构，表现出顺磁性特征。样品中的铁离子大多以低自旋Fe3+的形式存在。钡离子含量增加，样品的晶格常数增大，饱和磁化强度Ms减小而矫顽力增大。掺杂后样品比未掺杂样品的比电容明显增大，但比电容的增加量和Ba2+添加量不是正比关系。 随煅烧温度升高，Ba0.05Co0.95Fe2O4的饱和磁化强度Ms增大，Ba0.05Zn0.95Fe2O4的饱和磁化强度Ms减小。温度变化和锻烧时长的改变均会影响Fe3+的占位从而影响样品的磁性。 两个系列样品都有一个共同的规律，CV显示样品有良好的可逆性，CP结果表明Ba2+掺杂后样品比未掺杂样品的比电容明显增大，所有材料电极随电流密度的增加比电容减小。
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