MoO3纳米结构的制备及其性能研究(3)
1.2.2 热蒸发法
热蒸发法的原理是通过对化合物加热，使其升华变为气体，在气态下发生化学或物理变化，然后在降温过程中，凝聚长大形成纳米颗粒。Chen Y S等[17]在封闭电热炉中放入三氧化钼粉末，使三氧化钼粉末加热升华，然后在液氮环境中快速降温，得到MoO3纳米微粒。
1.2.3 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法的原理是金属醇盐在水、醇及催化剂存在下发生缩聚和水解反应形成溶胶，然后经过干燥烧结处理，使之转变成网状凝胶，经过后期处理形成各种纳米材料。产物纯度高、均匀性好是溶胶-凝胶法的优点，还有一大优点就是容易进行工业化生产，这个方法的缺点是烘干后产物有团聚现象，这使得溶胶向凝胶的转变过程会有一定的困难。Mohan V M等[18]以Mo(OC¬3H7)5作为前驱物，将其溶解在丁醇中搅拌形成溶胶，然后与PEO溶解，在C2H5(OH)中形成体积比1:1的混合溶液，得到三氧化钼薄膜。
1.2.4 沉淀法
沉淀法是让反应物之间通过发生化学反应，使这些反应物中的有效物质由于反应而发生沉淀，然后再经过一些列的过程就可以得到纳米粒子，这些过程即是过滤、洗涤、干燥、加热分解，。任引哲等[19]用钼酸铵和醋酸为反应原料，反应过程中控制溶液的酸碱度和浓度，制备得(NH4)4H2Mo7024 •4H2O以及(NH4)3H3Mo7024 •4H2O的沉淀，然后再加热分解之后就可以得到纳米结构的MoO3。
1.3 三氧化钼的用途
由于三氧化钼的结构是稳定的一层一层的结构，质子、锂离子、钠离子及大分子等通过能够通过这种结构，所以三氧化钼在超级电容器、锂离子电池、电致变色器件、光致变色器件以及传感器等一些其它的领域有着非常广泛的用途。
1.3.1 超级电容器电极材料
超级电容器是电化学电容器中的一种，这种电化学电容器的能量密度与传统电容器相比，能量密度很高，和传统的二次电池相比较，它的充放电效率、功率密度、循环寿命等性能优良[20]。超级电容器具备了二次电池和传统电容器的一系列的优点，它的性能介于两者之间。
图1-5 双电层的模型图
从原理上分，超级电容器可以分为两种，一种是双电层电容器，另一种是赝电层电容器[21]。赝电容又可以分为吸附性赝电容和氧化还原赝电容这两种类型，吸附性赝电容的原理是在固体或电极表面的二文空间中，由于电荷的移动，活性物质也发生转移，在它们的转移过程中，发生了化学吸附和脱附过程从而实现储能[22]。氧化还原型赝电容的原理是活性物质在二文空间上发生氧化反应或还原反应，这种类型的超级电容器就是通过化学反应来完成储能的。双电层电容器的双电层即是电解液离子和电极形成的双电层，它的储能就是通过这种双电层效应来进行的，双电层的模型如图1-5 所示。从双电层的模型看，不难得出，制备电极的电极原材料有着不同的孔径分布、比表面积、表面特性以及电导率，而电极材料的这些性质是影响这种双电层超级电容器储电性能好坏的重要参数。应用在超级电容器上面的氧化物电极材料的种类很多，如二氧化锰、三氧化钼、三氧化钨等一些其他类型的氧化物。其中三氧化钼由于其特有的层状结构，电化学性能优良，而且三氧化钼资源丰富，价格低廉，是作为超级电容器电极的优良材料。2011年，Tang W等[23]研究发现，由三氧化钼纳米带制备成负极材料的水系超级电容器，以450W kg-1的功率，能量密度可以达45W h kg-1，甚至在0.5M Li2SO4电解质中，以2 kW kg-1的功率保持能量密度在29W h kg-1。这些研究结果为探索应用于超级电容器的非碳负极材料指出了一个新的方向。