本文關鍵詞：鎳基材料及其石墨烯復合物的超級電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球經(jīng)濟得到高速發(fā)展,但是其代價就是傳統(tǒng)化石能源的快速消耗以及日益嚴重的環(huán)境污染問題,亟需尋找可靠有效且清潔無污染的可持續(xù)新能源,除此之外各國政府需要投入大量的人力物力研究發(fā)展與其相配套的儲能器件。超級電容器其性能介于傳統(tǒng)電容器與蓄電池之間,成為兩者很好的過渡,它兼具物理電容器高功率的特點以及傳統(tǒng)電池高能量密度的優(yōu)勢,具有充電速度快、倍率性能好、循環(huán)壽命長、溫度特性好、安全穩(wěn)定性高、綠色無污染等優(yōu)點,具備前所未有的應用前景。根據(jù)已有的研究表明,高性能的超級電容器取決于高性能的電極材料,其不僅要求具備高度可逆的氧化還原反應,較高的比表面積,而且要求具備良好的導電性。其中,氧化鎳、氫氧化鎳、硫化鎳等鎳基材料由于具有理論比容量高、熱穩(wěn)定性能好、資源儲量豐富以及環(huán)境友好等特點,被人們認為是具有很大開發(fā)和應用潛力的新型超級電容器電極材料。而且,將鎳基材料與雙電層電容石墨烯等碳材料復合能夠進一步改善活性材料的比容量、倍率性能和循環(huán)充放電穩(wěn)定性。本文利用一步水熱法制備鎳基氧化物、硫化物贗電容材料,并嘗試將其與石墨烯復合。主要內(nèi)容如下:(1)我們利用水熱制備的方法,硫代乙酰胺(TAA)作為硫源,金屬泡沫鎳作為導電基底以及鎳源進行原位生長,制備出具有類樹枝狀納米結構的Ni_3S_2電極材料。通過改變反應溫度來研究溫度對其樹枝狀結構的影響,并改變反應時間研究其樹枝狀結構的生長機理。負載有樹枝狀Ni_3S_2的泡沫鎳可直接作為無粘結劑添加的超電電極進行電化學電容性能測試,在120℃6 h條件下制備的樹枝狀Ni_3S_2電極表現(xiàn)出最優(yōu)異的比容量,在2 A/g的充放電電流密度下比容量達到710F/g,同時表現(xiàn)出良好的循環(huán)充放電穩(wěn)定性。(2)利用水熱制備的方法,依然是硫代乙酰胺作為硫源,泡沫鎳同時作為基底和鎳源,通過水熱過程,既完成了氧化石墨烯的還原,又完成了Ni_3S_2顆粒的形成,從而制備出附著在泡沫鎳基底上的Ni_3S_2/graphene復合物。我們發(fā)現(xiàn)加入石墨烯以后,復合材料相比于單純Ni_3S_2電容量得到很大的提升,在2 A/g的電流密度下比容量達到1420 F/g,同時表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)通過一步水熱的方法,我們制備出了由納米片組成的NiMoO_4@CoMoO_4微球結構,同時對不同Ni/Co比例的復合物進行了表面形貌、結構、元素組成及價態(tài)表征以及電化學電容性能測試。我們發(fā)現(xiàn)Ni/Co比例為8:2的樣品表現(xiàn)出最高的比電容,在2 A/g的電流密度下達到1601.6 F/g,同時具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。最后我們將該樣品組裝成紐扣型對稱超級電容器,并進行了雙電極電容性能測試,表現(xiàn)出較高的比容量,且循環(huán)穩(wěn)定性良好。
【關鍵詞】：還原氧化石墨烯 納米復合材料 雙電層機制 拉法第準電容特性 超級電容器
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM53;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 超級電容器的概述11-15
• 1.2.1 超級電容器的分類11-13
• 1.2.2 超級電容器的特點13-14
• 1.2.3 超級電容器的應用與發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 超級電容器電極材料的研究進展15-17
• 1.3.1 雙電層電容材料15-16
• 1.3.2 贗電容電極材料16
• 1.3.3 復合或混合型材料16-17
• 1.4 鎳基和石墨烯基電容材料的研究進展17-20
• 1.4.1 石墨烯及其復合材料的制備17-18
• 1.4.2 石墨烯及其復合材料在超級電容器方面的應用18-19
• 1.4.3 鎳基材料在超級電容器方面的應用19-20
• 1.5 本論文的目的、意義和主要內(nèi)容20-22
• 1.5.1 研究目的和意義20-21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-22
• 第2章 樹枝狀Ni_3S_2的制備及其電容性能研究22-31
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實驗部分23-24
• 2.2.1 實驗試劑與設備23-24
• 2.2.2 材料的制備24
• 2.2.3 電化學性能測試24
• 2.3 結果與分析24-30
• 2.3.1 樹枝狀Ni_3S_2的形貌表征24-28
• 2.3.2 樹枝狀Ni_3S_2的結構表征28
• 2.3.3 樹枝狀Ni_3S_2的電化學電容性能28-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第3章 Ni_3S_2/graphene復合材料的制備及其電容性能研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 實驗部分31-33
• 3.2.1 實驗試劑31-32
• 3.2.2 氧化石墨烯的制備32
• 3.2.3 Ni_3S_2/graphene復合材料的制備32-33
• 3.3 結果與分析33-37
• 3.3.1 Ni_3S_2/graphene復合材料的結構表征33-34
• 3.3.2 Ni_3S_2/graphene復合材料的形貌表征34
• 3.3.3 Ni_3S_2/graphene復合材料的電化學電容性能34-37
• 3.4 本章小結37-38
• 第4章 NiMoO_4@CoMoO_4復合材料的制備及其電容性能研究38-49
• 4.1 引言38-39
• 4.2 實驗部分39
• 4.2.1 實驗試劑與設備39
• 4.2.2 實驗材料的制備39
• 4.3 結果與分析39-48
• 4.3.1 NiMoO_4@CoMoO_4復合材料的結構表征39-41
• 4.3.2 NiMoO_4@CoMoO_4復合材料的形貌表征41-43
• 4.3.3 NiMoO_4@CoMoO_4復合材料的電化學電容性能43-48
• 4.4 本章小結48-49
• 第5章 總結與展望49-51
• 5.1 總結49-50
• 5.2 展望50-51
• 參考文獻51-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文58

  本文關鍵詞：鎳基材料及其石墨烯復合物的超級電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：267209