本文關(guān)鍵詞：基于水滑石構(gòu)筑復(fù)合薄膜材料及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 水滑石 薄膜 二維層狀結(jié)構(gòu) 電致變色 超電容

【摘要】：層狀雙金屬氫氧化物(LDH,簡(jiǎn)稱水滑石)是一類環(huán)境友好型的陰離子型層狀化合物,具有主體層板金屬元素和層間陰離子可交換、長徑比可調(diào)、層板帶正電荷等獨(dú)特的理化性質(zhì),在阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、催化、生物材料等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。近年來,水滑石在電化學(xué)能量儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換方面的研究及應(yīng)用受到了研究者們的廣泛關(guān)注。本論文以水滑石基復(fù)合薄膜材料為研究對(duì)象,通過調(diào)控水滑石的金屬元素組成、長徑比、主客體之間的相互作用力等,在導(dǎo)電玻璃及石墨烯基底上分別制備了LDH層板平行及垂直取向的薄膜電極材料,實(shí)現(xiàn)了水滑石基復(fù)合薄膜材料的可控制備。對(duì)其結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了表征,探索了此類薄膜材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系,揭示了該類薄膜中主體與客體分子的協(xié)同效應(yīng)及性能強(qiáng)化的關(guān)鍵科學(xué)問題。本論文主要研究內(nèi)容如下：1.(PEDOT:PSS/LDH)n薄膜的組裝及電致變色性能研究采用尿素水熱法制備了高結(jié)晶度、單分散的MgAl-LDH納米粒子,在甲酰胺中剝層后,獲得了表面帶正電荷的單層LDH納米片。利用層層組裝技術(shù),將LDH納米片與帶負(fù)電荷的聚(3,4-乙撐二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作為構(gòu)筑基元,制備了(PEDOT:PSS/LDH)n無機(jī)/有機(jī)復(fù)合薄膜材料,并研究了其電致變色性能。(PEDOT:PSS/LDH)n具有長程有序的無機(jī)/有機(jī)超晶格結(jié)構(gòu),有效抑制了活性組分PEDOT:PSS的聚集,且LDH層板之間的二維通道有助于實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)離子的快速擴(kuò)散。相比較于無序團(tuán)聚的P EDOT:PSS薄膜電極材料,(PEDOT:PSS/LDH)n薄膜的電致變色性能得到了顯著改善：其著色、褪色時(shí)間分別為0.27/0.18 s、著色效率為159 cm2/C、光學(xué)對(duì)比度為32%。2.自支撐LDH/rGO薄膜的制備及超電容性能研究采用原位生長法,在超聲波的輔助下在氧化石墨烯GO納米片兩側(cè)制備了垂直生長的CoAl-LDH陣列,得到具有三明治結(jié)構(gòu)的LDH/GO復(fù)合材料。進(jìn)一步利用真空抽濾技術(shù)制備了自支撐LDH/GO薄膜材料,在水合肼蒸汽中還原后獲得了LDH/rGO電極材料,并研究了其超電容性能。CoAl-LDH具有較高的電化學(xué)活性,可為電化學(xué)反應(yīng)提供大量的活性位點(diǎn)；而rGO的導(dǎo)電性較好,有助于實(shí)現(xiàn)快速的大電流充放電；三明治結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積及豐富的孔道結(jié)構(gòu),提高了活性組分的利用率。二者的結(jié)合有利于充分發(fā)揮組分間的協(xié)同效應(yīng),顯著提高材料的超電容性能。與rGO相比,LDH/rGO電極材料的充放電性能得到了明顯提升,當(dāng)電流密度1 A/g時(shí),其比電容Csp為34OF/g。
【關(guān)鍵詞】：水滑石 薄膜 二維層狀結(jié)構(gòu) 電致變色 超電容
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-36
• 1.1 二維層狀結(jié)構(gòu)LDH14
• 1.2 LDH概述14-17
• 1.2.1 LDH的組成14-15
• 1.2.2 LDH的理化性質(zhì)15-17
• 1.2.2.1 堿性15-16
• 1.2.2.2 層間客體分子(陰離子)的交換性16
• 1.2.2.3 熱穩(wěn)定性16
• 1.2.2.4 長徑比可調(diào)16
• 1.2.2.5 記憶效應(yīng)16-17
• 1.3 層狀結(jié)構(gòu)LDH的制備17-21
• 1.3.1 成核-晶化隔離法17-18
• 1.3.2 電化學(xué)合成法18-19
• 1.3.3 超聲波法19-20
• 1.3.4 原位生長法20-21
• 1.4 層狀結(jié)構(gòu)LDH的應(yīng)用21-27
• 1.4.1 催化劑材料22-23
• 1.4.2 生物功能材料23-24
• 1.4.3 紫外阻隔材料24-25
• 1.4.4 氣體阻隔材料25-26
• 1.4.5 電化學(xué)電極材料26-27
• 1.5 LDH基薄膜材料的構(gòu)筑方法27-33
• 1.5.1 原位生長方法27-28
• 1.5.2 旋轉(zhuǎn)涂膜法28-29
• 1.5.3 電化學(xué)合成法29
• 1.5.4 層層組裝法29-33
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容、目的和意義33-36
• 第二章 LDH基無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜的制備及電致變色性能研究36-54
• 2.1 引言36-37
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分37-39
• 2.2.1 化學(xué)試劑及材料37-38
• 2.2.2 MgAl-NO_3 LDH納米薄片的制備方法38
• 2.2.3 PEDOT：PSS/MgAl-LDH超薄薄膜的組裝及制備38-39
• 2.3 儀器表征技術(shù)39
• 2.4 結(jié)果與討論39-53
• 2.4.1 LDH納米片的結(jié)構(gòu)與形貌表征39-40
• 2.4.2 (PEDOT：PSS/LDH)_n薄膜的結(jié)構(gòu)與形貌的表征40-42
• 2.4.3 (PEDOT：PSS/LDH)_n薄膜電致變色性能42-53
• 2.5 本章小結(jié)53-54
• 第三章 自支撐水滑石基復(fù)合薄膜的制備及超級(jí)電容器性能研究54-70
• 3.1 引言54-55
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分55-57
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品55
• 3.2.2 氧化石墨烯的制備55-56
• 3.2.3 多級(jí)結(jié)構(gòu)水滑石/石墨烯復(fù)合材料的制備56-57
• 3.2.3.1 多級(jí)結(jié)構(gòu)MgAl-LDH/GO復(fù)合材料的制備56
• 3.2.3.2. 多級(jí)結(jié)構(gòu)CoAl-LDH/GO復(fù)合材料的制備56-57
• 3.2.4 自支撐多級(jí)結(jié)構(gòu)LDH/rGO復(fù)合薄膜的制備57
• 3.3 儀器表征技術(shù)57
• 3.4 結(jié)果與討論57-68
• 3.4.1 氧化石墨烯材料的結(jié)構(gòu)表征57-60
• 3.4.2 多級(jí)結(jié)構(gòu)MgAl-LDH/GO復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征60-62
• 3.4.3 多級(jí)結(jié)構(gòu)CoAl-LDH/GO復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征62-63
• 3.4.4 自支撐多級(jí)結(jié)構(gòu)LDH/rGO復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)表征63-66
• 3.4.5 自支撐多級(jí)結(jié)構(gòu)LDH/rGO復(fù)合薄膜的電化學(xué)表征66-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 第四章 結(jié)論70-72
• 本論文創(chuàng)新點(diǎn)72-74
• 參考文獻(xiàn)74-84
• 致謝84-86
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-88
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介88-89
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書89-90

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1 王麗;石敏;周國慶;左如忠;許育東;蘇海林;伍光;于桂洋;于濤;;2-2型磁電復(fù)合薄膜材料研究現(xiàn)狀[J];金屬功能材料;2010年06期

2 ;復(fù)合薄膜試制小結(jié)[J];塑料;1975年01期

3 胡嘉鵬;耐高壓殺菌的復(fù)合薄膜袋裝食品的生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化[J];食品與發(fā)酵工業(yè);1978年05期

4 李淑蘭;;對(duì)843復(fù)合薄膜的剖析[J];防腐與包裝;1986年01期

5 曹庸;;多層交叉復(fù)合薄膜[J];金山油化纖;1987年03期

6 陶宏;;一種新型多層共擠出復(fù)合薄膜[J];金山油化纖;1989年03期

7 石敏;顧倉;許育東;王雷;蘇海林;王云龍;齊三;袁琳;;無鉛多鐵性復(fù)合薄膜材料的研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年23期

8 龔朝陽;羅學(xué)濤;張穎;程璇;張瑩;;復(fù)合薄膜研究的進(jìn)展[J];真空;2006年05期

9 陳瑩瑩;張溪文;郭玉;韓高榮;;SiC_xO_y/SnO_2:F/TiO_2復(fù)合薄膜的制備及其性能[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年06期

10 董松濤;喻利花;董師潤;許俊華;;磁控共濺射制備鋯-硅-氮復(fù)合薄膜的顯微組織與性能[J];機(jī)械工程材料;2008年09期

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1 高學(xué)文;;多層共擠出復(fù)合薄膜晶點(diǎn)解析[A];中國包裝技術(shù)協(xié)會(huì)研討推廣會(huì)暨塑料包裝委員會(huì)第六屆第三次年會(huì)論文集[C];2004年

2 密永娟;歐軍飛;楊生榮;王金清;;聚多巴胺基復(fù)合薄膜的制備及其性能研究[A];甘肅省化學(xué)會(huì)第二十七屆年會(huì)暨第九屆甘肅省中學(xué)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 李曉光;劉愉快;姚一平;;BiFeO3/La5/8Ca3/8MnO3復(fù)合薄膜的巨磁介電效應(yīng)及高低電阻態(tài)轉(zhuǎn)換行為[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

4 趙巍;賈震;鄂磊;雅菁;劉志鋒;;浸漬提拉法合成鈦酸鉍/二氧化鈦復(fù)合薄膜的研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

5 王昊;陳雙俊;張軍;許仲梓;;LDPE/POE/SmBO_3復(fù)合薄膜材料表面蝕刻研究[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2009年

6 朱軍;楊明成;陳海軍;劉克波;趙惠東;張傳國;;γ—射線輻射對(duì)尼龍6復(fù)合薄膜性能的影響[A];第6屆輻射研究與輻射工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

7 高雅;南策文;;鐵磁性薄膜的制備和磁電復(fù)合薄膜電控磁性能探究[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 趙云峰;高陽;;聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯復(fù)合薄膜的超聲波焊接[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（下冊(cè)）[C];2010年

9 李廣;殷景華;劉曉旭;馮宇;田付強(qiáng);雷清泉;;組分對(duì)PI/AlN納米復(fù)合薄膜微結(jié)構(gòu)與介電性能影響研究[A];第十三屆全國工程電介質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

10 朱軍;楊明成;陳海軍;劉克波;趙惠東;;尼龍6復(fù)合薄膜的研制及其輻射改性研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

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1 陳昌杰;聚乙烯醇在復(fù)合薄膜中的應(yīng)用[N];中國包裝報(bào);2005年

2 張文英;我國多層共擠設(shè)備亟待發(fā)展[N];中國化工報(bào);2003年

3 林其水;常用軟包材的特性和應(yīng)用[N];中國包裝報(bào);2007年

4 趙世亮;復(fù)合薄膜的曲率與材料的熱收縮率差異[N];中國包裝報(bào);2011年

5 高學(xué)文;多層共擠復(fù)合薄膜的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[N];中國包裝報(bào);2002年

6 記者 郭新秋、劉文波;多層共擠復(fù)合薄膜在大連誕生[N];中國食品質(zhì)量報(bào);2002年

7 成遠(yuǎn)發(fā);復(fù)合薄膜的固化管理[N];中國包裝報(bào);2007年

8 單仁;復(fù)合薄膜基材的品種及性能[N];中國建材報(bào);2006年

9 楊林;新型陶瓷復(fù)合薄膜研制出[N];廣東建設(shè)報(bào);2009年

10 楊;復(fù)合軟包裝基材的特性、應(yīng)用及其開發(fā)[N];中國包裝報(bào);2000年

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1 盧春林;電沉積法制備硫族半導(dǎo)體復(fù)合薄膜及其光催化性能研究[D];中國工程物理研究院;2015年

2 豆義波;層層組裝構(gòu)筑水滑石基復(fù)合薄膜：組裝驅(qū)動(dòng)力調(diào)控及性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 孟祥欽;PZT基雙層壓電復(fù)合薄膜制備及性能研究[D];電子科技大學(xué);2014年

4 唐振華;多重鐵性復(fù)合薄膜的制備及磁—力—電耦合性能研究[D];湘潭大學(xué);2015年

5 朱朋;基于含能復(fù)合薄膜的非線性電爆換能元[D];南京理工大學(xué);2014年

6 時(shí)志權(quán);導(dǎo)電聚合物/聚四氟乙烯復(fù)合薄膜的制備與研究[D];南京大學(xué);2010年

7 張明玉;離子交換法制備聚酰亞胺/氧化鋁復(fù)合薄膜及電暈老化機(jī)理[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

8 任粒;聚合物基功能復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備及介電和磁性能研究[D];北京科技大學(xué);2016年

9 付立順;基于金銀納米粒子取向的高分子復(fù)合薄膜的壓力敏感行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 李閩;導(dǎo)電聚吡咯及其復(fù)合薄膜材料新法電聚合與應(yīng)用研究[D];武漢大學(xué);2013年

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1 單文杰;基于界面電荷轉(zhuǎn)移的鉍系復(fù)合薄膜的制備及其光催化性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 程波;PIPS法制備多孔C/TiO_2納米復(fù)合薄膜及其太陽能選擇吸收性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 宋曉棟;NaYF_4:Yb~(3+),Tm~(3+)/Ag復(fù)合薄膜的制備及其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究[D];遼寧大學(xué);2015年

4 時(shí)春華;軟模板法制備中空二氧化硅及其對(duì)水性聚氨酯性能的影響[D];陜西科技大學(xué);2015年

5 趙湖鈞;L1_0-FePt/B2-FeRh雙層復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性[D];西南大學(xué);2015年

6 司e，

本文編號(hào)：684097