本文關(guān)鍵詞： 鈷酸鋅 雙金屬氧化物 多孔納米材料 超級(jí)電容器 電化學(xué)性能　出處：《江蘇師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是大型能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)及電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的理想候選。但是,其能量密度較低,難以滿足實(shí)際需求。作為儲(chǔ)能器件的重要組成部分,電極材料的電化學(xué)性能是決定其儲(chǔ)能特性的主要因素。因此,研發(fā)具有高比容量、高倍率性能、長(zhǎng)循環(huán)壽命的電極材料,是實(shí)現(xiàn)高性能超級(jí)電容器的關(guān)鍵。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的AB2O4型雙金屬氧化物是基于法拉第贗電容原理儲(chǔ)能的電極材料,具有較高的理論比容量。但是氧化還原反應(yīng)只能在材料表面或近表面進(jìn)行,活性物質(zhì)的利用率低,導(dǎo)致其實(shí)際比容量低;而且雙金屬氧化物的導(dǎo)電性差,導(dǎo)致其倍率性能低,難以實(shí)際應(yīng)用。本論文主要以電化學(xué)反應(yīng)活性較高的ZnCo_2O_4、NiCo_2O_4為研究對(duì)象,通過構(gòu)筑納米多孔結(jié)構(gòu)提高其比表面積,增加其電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)和電子/離子傳導(dǎo)能力,進(jìn)而提高其電化學(xué)性能。研究?jī)?nèi)容包括以下幾部分:(1)多孔ZnCo_2O_4、NiCo_2O_4納米顆粒的制備及其超電容性能研究運(yùn)用簡(jiǎn)單的機(jī)械球磨-高溫?zé)Y(jié)法制備了多孔ZnCo_2O_4、NiCo_2O_4納米顆粒。所得納米顆粒尺寸均一(20 nm),且具有多孔結(jié)構(gòu)。在2 mol L~(-1) KOH溶液中,兩種材料均展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在1 A g~(-1)和10 A g~(-1)的電流密度下,ZnCo_2O_4的放電比容量分別為1193.4 F·g~(-1)和816.3 F g~(-1),且循環(huán)性能良好。其優(yōu)異的電化學(xué)性能主要?dú)w因于活性材料較小的尺寸和多孔結(jié)構(gòu),這有利于增加電極與電解液的接觸面積,縮短充放電過程中電子和離子的傳輸距離,從而提高電極材料的比容量和倍率性能。該合成方法簡(jiǎn)單高效,也適用于其它雙金屬氧化物納米材料的大規(guī)模制備。(2)介孔ZnCo_2O_4微球的制備及其超電容性能研究通過水熱-高溫?zé)Y(jié)法制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的ZnCo_2O_4微球,該材料由形貌均一的微米球組成,每個(gè)微米球由相互連接的ZnCo_2O_4納米顆粒堆積而成,顆粒堆積形成介孔結(jié)構(gòu)。所制備的材料具有較高的比表面積和快速的電子/離子傳輸通道,表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。在4 A g~(-1)和30 A g~(-1)的電流密度下,其放電比容量高達(dá)953.2 F g~(-1)和768.5 F g~(-1),經(jīng)過3000周循環(huán)后容量?jī)H僅損失了2.2%。在功率密度為8 kW kg~(-1)時(shí),其能量密度高達(dá)26.68 Wh kg~(-1)。(3)介孔雙金屬氧化物空心球的制備及其超級(jí)電容器性能研究為了進(jìn)一步提高ZnCo_2O_4材料的電化學(xué)性能,通過溫和的離子吸附-高溫?zé)Y(jié)法制備了高比表面積的介孔ZnCo_2O_4空心球。所得空心球由尺寸20 nm的顆粒組裝而成,具有介孔結(jié)構(gòu),且殼層較薄(20-30 nm)。該結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積和較多的電化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn),且利于電解液離子向活性材料體相內(nèi)部擴(kuò)散,大大提高了ZnCo_2O_4材料的電化學(xué)性能。當(dāng)電流密度分別為1 A·g~(-1)和10 A·g~(-1)時(shí),其相應(yīng)的放電比容量分別為1158 F·g~(-1)和915 F·g~(-1),且經(jīng)2300周循環(huán)后仍保持在1109F g~(-1),其電容保留率為93.11%,展現(xiàn)出了良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。此外,運(yùn)用該方法,我們還成功制備出具有類似納米結(jié)構(gòu)的ZnSnO3、NiFe2O4材料,并初步探討了它們的超電容性能。
[Abstract]:The electrochemical properties of porous ZnCo _ 2O _ 4 and NiCo _ 2O _ 4 nanoparticles with high specific capacity , high multiplying power and long cycle life have been studied . ( 2 ) The preparation of mesoporous ZnCo _ 2O _ 4 microspheres and its super - capacitance performance have been studied by hydrothermal - high temperature sintering . When the current density is 1 A 路 g ~ ( -1 ) and 10 A 路 g ~ ( -1 ) respectively , the corresponding discharge specific capacity is 115F 路 g ~ ( -1 ) and 915 F 路 g ~ ( -1 ) respectively , and its capacitance retention rate is 93.11 % when the current density is 1 A 路 g ~ ( -1 ) and 10 A 路 g ~ ( -1 ) respectively .

【學(xué)位授予單位】：江蘇師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TM53

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐玲玲;張小華;陳金華;;氮摻雜介孔碳的制備及其電化學(xué)超電容性能（英文）[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

2 李越;郝曉剛;王忠德;張忠林;梁鎮(zhèn)海;劉世斌;;單極脈沖電合成聚苯胺膜及其超級(jí)電容性能[J];化工學(xué)報(bào);2010年S1期

3 韓丹丹;陳野;張密林;舒暢;張春霞;徐鵬程;;摻釔納米NiO的制備及其超大電容性能研究[J];電化學(xué);2006年03期

4 陳野;韓丹丹;張密林;葛鑫;;摻鑭納米NiO的制備及超大電容性能研究[J];中國稀土學(xué)報(bào);2006年06期

5 趙晶晶;鄭明波;呂洪嶺;李念武;黃毅;張松濤;曹潔明;;低溫?zé)崽幚碇苽涫?氧化鈷及其超級(jí)電容性能[J];化學(xué)研究;2012年03期

6 李學(xué)良;何金鏵;徐海龍;;氧化鎳的水熱制備及超電容性能研究[J];金屬功能材料;2011年05期

7 尚秀麗;索隴寧;馮文成;吳海霞;胡中愛;;聚苯胺/聚砜復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容性能[J];應(yīng)用化學(xué);2013年09期

8 陳野;舒暢;張春霞;葛鑫;張密林;;氧化鎳的合成及其超級(jí)電容性能[J];應(yīng)用化學(xué);2007年08期

9 廖書田;鄭明波;高靜賢;曹謇;楊振江;陳惠欽;曹潔明;陶杰;;一步法合成具有二級(jí)孔道的有序介孔碳材料及其超電容性能研究[J];化工新型材料;2009年04期

10 王永文;鄭明波;曹謇;曹潔明;姬廣斌;陶杰;;介孔碳納米纖維制備與超電容性能研究[J];電化學(xué);2010年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 孫紅梅;彭亮波;文萃;陳紅雨;舒東;;水鈉錳礦的制備及超級(jí)電容性能研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

2 孫紅梅;孫振杰;陳紅雨;舒東;;水鈉錳礦的制備及超級(jí)電容性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 程杰;曹高萍;楊裕生;;錳氧化物干凝膠電容性能研究[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

4 張雅琨;陳亮;李建玲;王新東;葉鋒;楊軍;;不同電解液對(duì)聚苯胺電容性能的影響[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

5 劉曉霞;孫麗杰;竇玉倩;吳建;;基于無機(jī)-有機(jī)雜化的聚苯胺一維生長(zhǎng)調(diào)控及超電容性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

6 劉宗懷;楊祖培;王增林;;剝離/組裝技術(shù)制備納米層狀電極材料及其電容性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 閆廣超;范磊;郭榮;;介孔碳小球復(fù)合材料的制備及其電容性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第26分會(huì)：膠體與界面[C];2014年

8 李慶偉;李園園;張經(jīng)緯;霍開富;;多級(jí)孔泡沫碳材料的制備和電容性能[A];第一屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2014年

9 楊曉青;閆方玉;吳丁財(cái);符若文;;有序炭的氨氣改性及其超電容性能研究[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2010年

10 李學(xué)良;段體蘭;蔣英;李子榮;;有機(jī)胺化物作用下炭氣凝膠的制備與電容性能研究[A];第十三次全國電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 萬鵬;鉭電容，追求極致性能的選擇[N];電腦報(bào);2008年

2 陜西 張思遠(yuǎn);看電容，，“挑”主板[N];電腦報(bào);2004年

3 太子;放眼看元件[N];電腦報(bào);2004年

4 楊樹鋼　孫立新;超級(jí)電容 電梯節(jié)能新方向[N];政府采購信息報(bào);2009年

5 青島 孫海善;聯(lián)想電腦常見故障五例[N];電子報(bào);2011年

6 倪永華;讓“剎車”貢獻(xiàn)出電能[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 朱君秋;含鋯（鉿）活性氧化物的電容性能及其與結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究[D];福州大學(xué);2013年

2 陳三名;鎳鈷基雙金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其贗電容性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2016年

3 肖旭;過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改性及其贗電容儲(chǔ)能特性研究[D];華中科技大學(xué);2016年

4 徐江;碳化物衍生碳的形成機(jī)理及其超級(jí)電容性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 薛云;尖晶石型錳系氧化物的合成及超級(jí)電容性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

6 張燕萍;基于納米碳及其金屬氧化物復(fù)合電極的超級(jí)電容研究[D];華東師范大學(xué);2010年

7 孫剛偉;炭基超級(jí)電容器正負(fù)極不對(duì)稱電容行為研究[D];華東理工大學(xué);2012年

8 韓燕;多孔炭材料制備及電容性能研究[D];南開大學(xué);2013年

9 樊楨;電化學(xué)電容器電極材料的制備及其電容性能研究[D];湖南大學(xué);2008年

10 叢文博;聚苯胺及其復(fù)合材料電容性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王曉慧;碳納米管和石墨烯負(fù)載二氧化釕復(fù)合電容材料的綠色制備和性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 翟晶;聚吡咯及其復(fù)合材料的制備與電容性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 彭大春;碳/MnO_x三維復(fù)合納米纖維的制備及其電容性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 楊歡;氫氧化鈷和復(fù)合材料納米結(jié)構(gòu)及其超級(jí)電容性能的研究[D];西南大學(xué);2015年

5 李劍楠;碳/錳氧化合物復(fù)合材料的制備及電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 王體龍;石墨烯/鈷酸鎳復(fù)合材料的制備及其電容性能研究[D];西南科技大學(xué);2015年

7 王濤;微米碳螺旋纖維功能材料的制備及其電學(xué)特性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

8 周琳;碳納米管包覆零價(jià)鐵與四氧化三鈷超級(jí)電容性能研究[D];南昌大學(xué);2015年

9 羅華星;新型石墨烯基氨摻雜多孔碳復(fù)合材料的制備及其超電容應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2015年

10 劉菲菲;基于聚吡咯的柔性復(fù)合材料的制備及其電容性能研究[D];山西大學(xué);2014年

本文編號(hào)：1516291