本文關(guān)鍵詞： 鐵鈷合金 納米復(fù)合物 吸附 超級電容器　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文研究制備了具有吸附性能的鐵鈷合金及基于錳摻雜的鎳基納米復(fù)合物的超級電容器電極材料。研究的詳細(xì)內(nèi)容和所得到的成果如下所示:1.通過一種非常簡單的室溫下還原方法成功制備了不同摩爾比的Fe_xCo_(1-x)(x=0,0.2,0.3,0.5,0.7,0.8,1)納米粒子,其中Fe_(0.7)Co_(0.3)納米粒子的粒徑最小,且形貌最為均一。此外,先合成鐵納米粒子,再在加熱的條件下氮?dú)鈿夥罩杏煤铣傻蔫F納米粒子原位還原鈷鹽,通過這一簡單方法我們也成功合成了核殼結(jié)構(gòu)的Fe@Co納米材料,即無定型結(jié)構(gòu)的片狀鈷包覆在鐵納米鏈的表面。2.通過對比上述兩種不同材料對于有機(jī)染料剛果紅的吸附性能,我們得到Fex Co1-x(x=0.2,0.3,0.5,0.7,0.8)納米粒子的吸附性能明顯高于核殼結(jié)構(gòu)的Fe@Co納米材料。值得注意的是,通過測定這兩種結(jié)構(gòu)納米粒子的比表面積,我們發(fā)現(xiàn)Fe_(0.7)Co_(0.3)納米粒子的比表面積高于核殼結(jié)構(gòu)的Fe@Co納米材料。通過詳細(xì)的表征分析,我們可以得出的結(jié)論是雙金屬合金結(jié)構(gòu)的表面能高于核殼結(jié)構(gòu)的表面能。所制備的Fe_(0.7)Co_(0.3)雙金屬合金納米粒子,表現(xiàn)出非常高的吸附效率,2分鐘內(nèi)即可吸附完全200 mg L~(-1)剛果紅,最高吸附量可以達(dá)到1970.5 mg g~(-1)。因此,這種納米材料可以作為一種效率高、成本低且可以大范圍合成的吸附材料用在污水處理領(lǐng)域。3.通過一種簡單的兩步溫度控制的水熱方法成功制備出了Mn摻雜的Ni_3S_2/Ni(OH)_2超薄納米片,其厚度為2-5納米,而且呈現(xiàn)出開孔的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),促進(jìn)了電解液中離子的傳輸。表面活性劑CTAB的加入提高了復(fù)合納米片整體的潤濕性能,進(jìn)一步提高了納米片與電解液離子的直接相互作用。此外,錳、硫化鎳、氫氧化鎳三者之間存在的某種協(xié)同作用更進(jìn)一步提高了該復(fù)合納米片的導(dǎo)電性,加速了電子傳輸。該電極材料呈現(xiàn)出超高的比電容值,1.2 m A cm-2的電流密度下放電時(shí)間超過了2000秒,可達(dá)到最大值5037.6 m F cm-2,即使當(dāng)電流密度增加到120 m A cm-2的情況下,仍然保持較高的電容值1468.1 m F cm-2。4.成功組裝了Mn摻雜的Ni_3S_2/Ni(OH)_2//AC的非對稱超級電容器器件。該器件在功率密度為425 W kg~(-1)具備最高的能量密度是51 W h kg~(-1),并且即使當(dāng)功率密度提高到8500 W kg~(-1),能量密度仍然可以保持在16.5 W h kg~(-1)。因此,我們所制備的這種非對稱的超級電容器被認(rèn)為具備很大的可利用前景作為電化學(xué)的能量儲存器件。
[Abstract]:In this paper, Fe-Co alloys with adsorption properties and supercapacitor electrode materials based on manganese doped nickel-based nanocomposites have been prepared. The detailed contents and the results obtained are as follows:. 1. FexCos with different molar ratios were successfully prepared by a very simple reduction method at room temperature. 1-xDX. The particle size is the smallest and the morphology is the most uniform. Iron nanoparticles were synthesized first and then cobalt salts were reduced in situ by the synthesized iron nanoparticles in nitrogen atmosphere. Through this simple method we also successfully synthesized core-shell Fe@Co nanomaterials. That is, amorphous structure of the sheet cobalt coated on the surface of iron nanochains. 2. By comparing the adsorption properties of the above two different materials for organic dye Congo red, we obtained Fex Co1-x(x=0.2. The adsorption properties of the nanoparticles were significantly higher than those of the core-shell Fe@Co nanoparticles. It is worth noting that the specific surface area of the nanoparticles is measured. We found that the specific surface area of Fe@Co nanoparticles was higher than that of core-shell structure Fe@Co nanoparticles, and the specific surface area of the nanoparticles was higher than that of core-shell structure Fe@Co nanomaterials. We can draw the conclusion that the surface energy of bimetallic alloy structure is higher than that of core-shell structure. It shows a very high adsorption efficiency of 200 mg / L ~ (-1)) Congo red within 2 minutes, and the maximum adsorption capacity can reach 1970.5 mg / g ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1). The nanomaterials can be used as a high efficiency material. Low-cost and widely synthesized adsorbents are used in wastewater treatment. Mn-doped Ni3S / NiOH has been successfully prepared by a simple two-step hydrothermal method with temperature control. 2 ultrathin nanocrystals. Its thickness is 2-5 nanometers, and it has a cross-linked network structure, which promotes the ion transport in electrolyte. The addition of surfactant CTAB improves the wettability of the composite nanocrystalline. In addition, some synergistic effects among manganese, nickel sulfide and nickel hydroxide further improved the conductivity of the composite nanoparticles. The electron transmission was accelerated and the discharge time of the electrode material was more than 2000 seconds at current density of 1.2mA cm-2. The maximum value is 5037.6 m F cm-2, even when the current density increases to 120mA cm-2. The capacitance value is still high 1468.1 m F cm-2.4. The Mn-doped Ni3S2 / NiOHs are successfully assembled. Ac asymmetrical supercapacitor devices with a maximum energy density of 51 W 路kg ~ (-1) at a power density of 425 W 路kg ~ (-1). And even when the power density is increased to 8500 W / kg ~ (-1), the energy density can still be kept at 16.5 W / h / kg ~ (-1). The asymmetric supercapacitors are considered to be promising as electrochemical energy storage devices.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TM53

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