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由于经济的迅速增长,全球化石燃料消耗大幅增加,同时导致环境状况急剧恶化。因此,开发高效可持续型能源以及能量转换装置迫在眉睫。在多种储能装置中,电化学超级电容器具有寿命长、功率密度大、比容量高和环境友好等优点,受到研究人员的广泛关注。超级电容器的组成部件中,电极材料是影响其电容性能的关键。目前研究较多的电极材料主要有双电层电容器碳基材料、法拉第导电聚合物和金属氧化物。但是这些电极材料具有明显的缺点:碳材料的比容量很低;导电聚合物材料在充放电过程中容易发生体积膨胀和收缩,从而使结构塌陷,导致其循环稳定性很差;金属氧化物虽然具有高的比容量,但导电性差。相比之下,金属硫化物则兼具较高比容量和较好导电性的特点,作为电极材料有望实现高性能的超级电容器。二硫化锡(SnS2)作为金属硫化物的重要一员,具有比容量较高、储量丰富、环境友好等优点,不仅可以在电化学双电层中表现出好的电容特性,而且由于其较大的层间距,使得多种离子可以向层间扩散而产生法拉第电容,因而在电荷储能方面发挥着重要的作用。本工作旨在可控合成SnS2材料,系统地研究其生长机理并通过掺杂和与导电性良好的碳布基底复合从而提高其电化学性能,开发其作为超级电容器电极材料的潜力。全文包括五章内容:第一章为绪论部分,主要介绍了超级电容器的分类、储能机理、电极材料及其优点、应用及挑战并讨论了SnS2电极材料的结构、特点、优势及研究进展;第二章到第四章为本论文的实验及结果与讨论部分,主要包括空心球状SnS2的形成机理研究、形貌对SnS2材料电化学性能的影响和Mn掺杂SnS2与碳布的复合材料及其超级电容器性能的研究;第五章为全文总结。主要研究内容为:(1)以SnCl2和Na2S2O3为反应物,采用一步溶剂热法,在FTO基底表面成功制备出SnS2空心球状材料。所制备的SnS2空心球尺寸在2 μm左右,壳层厚度仅为300 nm。根据形貌随反应时间的变化,提出了一种无模板空心球生长机理。SnS2和FTO基底的不同表面能可能是导致空心球形成的原因。(2)以SnCl2、Na2S2O3·5H2O和硫粉为反应物,以溶剂热法,通过调节反应物的比例,制备出三种形貌的SnS2,并研究形貌对SnS2电化学性能的影响。当三种反应物的物质的量比分别为1:5:1、1:5:3和1:5:5时,SnS2样品形貌分别为花球状、花状和褶皱状。三电极测试结果表明,花球状形貌的样品虽然在0.2 A g-1电流密度时具有较高的比容量(158 Fg-1),但其倍率性能较差。褶皱形貌的SnS2样品尽管比电容不高,其倍率性能较好,在电流密度为0.2、0.5、1、2、5和10A g-1下的质量比电容分别为115、98、92、85、73和62F g-1。但是所制备的SnS2材料与其它硫化物相比,比容量仍然较低,无法满足高性能超级电容器电极材料的要求。(3)为了提高SnS2的电性能,以工作二为基础,采用溶剂热法制备了 Mn掺杂的花状SnS2材料(Mn-SnS2),其中,SnS2的制备采用工作二中1:5:1的比例获得。当Sn:Mn的摩尔比为9:1时,也就是Sno.9Mno.1S2结构表现出最佳电容性能。在电流密度为0.2、0.5、1、2、5和10 Ag-1下,其质量比电容分别为464、450、415、395、353和322 F g-1。电流密度为0.2 Ag-1时464 F g-1的比电容为未掺杂样品SnS2(158 F g-1)的三倍。TEM测试显示,锰掺杂SnS2形成了 SnS2-MnS异质结,该异质结结构的形成有利于比电容的提高。随后采用最佳Mn掺杂比例,合成了Sn0.9Mn0.1S2-碳布多级结构样品,电化学测试表明,当电流密度为1 mA cm-2时,其比容量约为511 mF cm-2,与未掺杂的CC-SnS2样品相比有很大的提升。该材料电容性能的提升可归因于Sn0.9Mn0.1S2碳布样品中均匀分布的MnS与SnS2的协同效应所致,两种物质的存在使得Sn0.9Mn0.1S2-碳布样品具有多种氧化态和丰富的氧化还原反应。