發(fā)布時(shí)間：2020-10-22 22:21

　　 氧化鎢基材料具有很多獨(dú)特的特性,這種特性可以有效利用在超級(jí)電容器中。比如很高的理論比容量、可以進(jìn)行可逆的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)、價(jià)格便宜和環(huán)境友好特性,這些特性使得三氧化鎢成為很有潛力的超電材料。并且通過(guò)轉(zhuǎn)移電子通過(guò)電極電解液界面進(jìn)行氧化還原反應(yīng),氧化鎢會(huì)產(chǎn)生比雙電層電容更高的贗電容。但是氧化鎢基材料通常導(dǎo)電性都很差,這會(huì)降低其電子傳輸效率不利于超電性能的提升。同時(shí)三氧化鎢是一個(gè)在光電催化分解水領(lǐng)域很有潛力的候選者材料,這是由于其合適的帶隙(2.6-2.8 eV)、優(yōu)異的電子移動(dòng)能力以及空穴擴(kuò)散能力。并且值得注意的是三氧化鎢電極在AM 1.5 G的光源照射下的理論光電流密度可以達(dá)到4 m A cm~(-2),這是一個(gè)非常高的光電流密度。但是,納米結(jié)構(gòu)的三氧化鎢的光生電子與空穴總是展現(xiàn)著非�？斓膹�(fù)合效率,而這會(huì)非常大的降低光催化活性因?yàn)闊o(wú)法獲得足夠的參與反應(yīng)的光生電子與空穴。另外,在光分解水的過(guò)程中,三氧化鎢由于其過(guò)氧位點(diǎn)的構(gòu)建會(huì)承受很強(qiáng)的光腐蝕,這種光腐蝕依舊對(duì)性能有很大的不好的影響�；谏厦娴拿枋�,我們對(duì)氧化鎢基材料進(jìn)行了一些有效的修飾并且將其與其他合適的材料進(jìn)行復(fù)合變成復(fù)合物來(lái)提升其超電以及光電催化的性能。(1)將三氧化鎢納米片與活性碳布進(jìn)行復(fù)合,得到了介孔三氧化鎢納米片與活性碳布的復(fù)合物。由于碳布具有很好的導(dǎo)電性,復(fù)合后的體系超電性能大大提升,并且我們通過(guò)密度泛函第一性原理計(jì)算證明了三氧化鎢納米片的(200)晶面相比于(002)以及(020)晶面具有最強(qiáng)的鈉離子吸附能力,因此具有最強(qiáng)的氧化還原能力,從而可以極大地提升超電性能。(2)我們制備了二氧化鎢顆粒與殼聚糖碳復(fù)合物的氣凝膠進(jìn)行超電的研究。其中二氧化鎢具有很多的氧空位從而可以增加其電子傳輸效率。并且將殼聚糖進(jìn)行碳化可以得到多孔碳,這是一種比表面積很大的碳物質(zhì)。比表面積與導(dǎo)電性的增加可以有效提升超級(jí)電容器性能。(3)我們將三氧化鎢納米片與中空二氧化鈦量子點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合,這種復(fù)合可以有效解決三氧化鎢光生載流子易復(fù)合的問(wèn)題。并且中空的二氧化鈦量子點(diǎn)具有很高的比表面積從而可以增加光的吸收以及與電解液的接觸,進(jìn)而極大的提升了光電催化性能。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33;TM53
【部分圖文】：

角度和旋轉(zhuǎn)方向來(lái)進(jìn)行分類的，這種分類參照了“理想”立方結(jié)構(gòu)(ReO3型)O3不同晶體結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)的數(shù)據(jù)列于表1.1中。表1.1 不同WO3晶體結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)Table 1.1. Lattice constant data for different WO3crystal phases.像其他金屬氧化物一樣，WO3晶相轉(zhuǎn)變可以在退火和冷卻過(guò)程中發(fā)生。據(jù)報(bào)道于WO3，在體相中，相變發(fā)生在下列順序中[8,9]： 單斜晶系II ( -WO3，＜-43 °C斜晶系(δ-WO3，-43-17 °C)，單斜晶系I(γ-WO3，17-330 °C)，斜方晶系(β-WO330-740 °C)，四方晶系(α-WO3，＞740 °C)。

[10]。這種結(jié)晶相最初是從鎢酸鹽的慢速脫水中獲得的。 圖1.2展示了h-WO3的晶體結(jié)構(gòu)圖。 晶體依舊是從WO6八面體獲得，但是在ab平面中會(huì)形成三元和六元環(huán)。這些三元和六元環(huán)會(huì)分別導(dǎo)致三角形空腔和六角形窗口的出現(xiàn)[11]。在c軸上，這些八面體通過(guò)共享軸向氧氣的堆疊，并形成方形的窗口。 然而，這種六方結(jié)晶相是亞穩(wěn)態(tài)的，據(jù)報(bào)道當(dāng)熱處理溫度達(dá)到400 °C時(shí)這種六方結(jié)晶相會(huì)轉(zhuǎn)變成單斜晶系結(jié)構(gòu)。 報(bào)道的h-WO3的晶格常數(shù)為a =77.298 ，c = 3.899 。圖1.2 (a)顯示了h-WO3[001]面的結(jié)構(gòu)，(b)顯示了h-WO3[100]面的結(jié)構(gòu)Fig. 1.2 (a) The structure of h-WO3is shown with the c -axis perpendicular to the plane. (b) Thestructure of h-WO3with the c-

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1.3 一些半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶的能級(jí)Fig. 1.3 CB and VB energy levels of a number of semiconductors光催化領(lǐng)域的一個(gè)主要目標(biāo)就是找到合適的催化劑來(lái)進(jìn)行有效的太陽(yáng)光分解水的實(shí)驗(yàn)與有機(jī)物降解。在1969年Fujishima和Honda報(bào)道了世界上第一例在紫外光照射條件下金紅石相的TiO2進(jìn)行光分解水的反應(yīng)[44]。從那以后，很多研究者都在探索TiO2與其他很多包括WO3的半導(dǎo)體材料的光催化性能。最近有很多關(guān)于光催化材料以及他們的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的綜合性綜述都被廣泛的報(bào)道出來(lái)[45]。為了找到最佳的適合應(yīng)用到光催化領(lǐng)域的半導(dǎo)體，Zhang等人總結(jié)了幾個(gè)需要的關(guān)鍵點(diǎn)：i)形成的納米結(jié)構(gòu)可以提供最佳的比表面積-體積比；ii)窄的帶隙從而可以利用到太陽(yáng)光譜中的可見(jiàn)光部分；iii)為實(shí)現(xiàn)想要的氧化還原反應(yīng)所具有的最佳的能帶結(jié)構(gòu)；iv)可以承受惡劣的操作環(huán)境的穩(wěn)定材料。如上面所述，納米結(jié)構(gòu)的 WO3可以增加其光催化性能。Zheng 等人和其他一些課題組[46,47]相繼報(bào)道了一些相比于塊狀 WOx光電流或者光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)增加100%的不同 WO3納米結(jié)構(gòu)。這種光響應(yīng)的有效增加主要是由于納米結(jié)構(gòu)所提供的更大的比表面積。通過(guò)往電解液中加入有機(jī)物（甲醇）使得光電轉(zhuǎn)換效率增加到 190%也被報(bào)道過(guò)[45]，這種增加主要是因?yàn)?WOx與有機(jī)物之間具有很合適的光氧化能(圖1.4).另外如果增加了比表面積-體積比，WOx納米材料的電荷分離和轉(zhuǎn)移機(jī)制也會(huì)起到重要的作用。如圖 1.4 所示 Augustynski 等人[46,47]比較了納米 WO3和緊密的 WO3膜的光電流大小。他們發(fā)現(xiàn)，在相對(duì)較小的外加電壓下
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 豐駿;朱云松;丁曉峰;;淺析超級(jí)電容器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J];山東工業(yè)技術(shù);2018年24期

2 ;中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院石墨烯基超級(jí)電容器研制成功[J];中國(guó)建材資訊;2017年04期

3 擺玉龍;;超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];新疆化工;2011年03期

4 鄭超;李林艷;陳雪丹;于學(xué)文;顧應(yīng)展;吳奕環(huán);丁升;潘國(guó)林;周洲;劉秋香;陳寬;袁峻;楊斌;喬志軍;傅冠生;阮殿波;;超級(jí)電容器百篇論文點(diǎn)評(píng)(2017.7.1—2017.12.15)[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2018年01期

5 余勇;孫士斌;;微型超級(jí)電容器的3D打印制備方法[J];時(shí)代汽車;2018年07期

6 張莉;時(shí)紅雷;;超級(jí)電容器的老化趨勢(shì)分析[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2018年07期

7 陸志峰;胡國(guó)文;林萍;李祥;;超級(jí)電容器均壓裝置的設(shè)計(jì)[J];電源技術(shù);2018年07期

8 凌云;劉世平;;超級(jí)電容器在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J];教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn);2011年03期

9 ;超級(jí)電容器改革,電動(dòng)車有望實(shí)現(xiàn)“秒充”[J];重型汽車;2016年06期

10 呂曉靜;朱平;;微型超級(jí)電容器的電化學(xué)阻抗譜分析[J];微納電子技術(shù);2017年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 錢文靜;雜原子摻雜碳材料及其復(fù)合材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究[D];蘇州大學(xué);2018年

2 王輝輝;聚苯胺基高性能超級(jí)電容器復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)控及構(gòu)性關(guān)系[D];重慶大學(xué);2017年

3 劉佩佩;鍶摻雜鈷酸鑭基底擔(dān)載金屬或過(guò)渡金屬氧化物用作超級(jí)電容器電極的研究[D];華南理工大學(xué);2018年

4 許峰;溶膠法制備新型三維碳材料及其超級(jí)電容器性能調(diào)控研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2018年

5 盧騁;超級(jí)電容器用分級(jí)孔徑碳材料的制備及性能[D];浙江大學(xué);2018年

6 王存景;多孔碳材料的熔鹽法制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控及電容性能研究[D];河南師范大學(xué);2018年

7 伍鵬;過(guò)渡金屬化合物基柔性超級(jí)電容器的制備及其電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2018年

8 羅楊;金屬氧化物以及復(fù)合材料的制備與超級(jí)電容器性能的研究[D];吉林大學(xué);2018年

9 張紫晴;金屬基雙金屬氧化物電極材料的合成及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2018年

10 黃鐵騎;濕紡組裝的石墨烯基超級(jí)電容器電極[D];浙江大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 呂旭丹;一體柔性細(xì)菌纖維素超級(jí)電容器的制備及性能研究[D];江南大學(xué);2018年

2 江司;硒化物的制備及其在非對(duì)稱超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D];華僑大學(xué);2018年

3 鮑泉琳;硒化鎳電極材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D];華僑大學(xué);2018年

4 曹琳;高性能超級(jí)電容器電極材料的設(shè)計(jì)及其柔性化構(gòu)建[D];暨南大學(xué);2018年

5 林銳;TiO_2/Mn_3O_4,NCWs/Fe_2O_3及TiN/MON納米材料設(shè)計(jì)及其在纖維狀可穿戴電容器件中的應(yīng)用[D];暨南大學(xué);2018年

6 許璐;動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)水凝膠在功能化超級(jí)電容器中的應(yīng)用及性能探究[D];暨南大學(xué);2018年

7 馬荻;超級(jí)電容器炭材料改性研究[D];大連交通大學(xué);2016年

8 梁宇;光伏直流母線超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)研究[D];安徽理工大學(xué);2018年

9 彭筱;鎳鈷基磷酸鹽材料的制備及其電容性能[D];新疆大學(xué);2018年

10 王嬌;硫化鎳電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];浙江大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2852163