本文關(guān)鍵詞：含Nb超級電容材料的制備及特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器是一種新型的綠色儲能元件,具有高功率密度和能量密度、充電速度快、使用壽命長、溫度范圍寬、安全及對環(huán)境友好等優(yōu)點,已在很多領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用,并且應(yīng)用范圍還在不斷地擴(kuò)大。超級電容器電極材料是影響其能源儲存性能的主要因素,也是各國目前研究的重點。最早被用于贗電容材料的貴金屬氧化物RuO2,最高比電容值可達(dá)720 F/g,但其昂貴的價格限制了它的使用。鈮和錳因與釕性質(zhì)相似,并且資源豐富、電化學(xué)性能優(yōu)良,近年來成為研究熱點。本文以草酸鈮銨和葡萄糖為原料,利用水熱法在泡沫鎳基底上制備含鈮復(fù)合電容材料和水熱-電沉積法制備鈮錳復(fù)合電容材料。結(jié)合SEM、XRD、電化學(xué)性能測試等對在最優(yōu)條件下所制備的電容材料進(jìn)行表征,并比較了兩者的電化學(xué)性能差異。通過水熱實驗研究了反應(yīng)物葡萄糖和草酸鈮銨的摩爾比、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對泡沫鎳上所負(fù)載的鈮氧化物量的影響,結(jié)合三因素四水平的正交試驗,確定了制備含Nb復(fù)合電容材料的最優(yōu)工藝條件:反應(yīng)物葡萄糖和草酸鈮銨的摩爾比為7:1,反應(yīng)溫度200℃,反應(yīng)時間為18 h。所制備的含Nb電容材料在充放電電流密度為0.5 A/g時,最大比電容能達(dá)到189.47 F/g,經(jīng)過1000次循環(huán)后,其放電比電容的保持率仍保持在95%以上,是一種具有應(yīng)用前景的超級電容器材料。采用水熱-電沉積相結(jié)合的方式制備鈮錳復(fù)合物,考察了電沉積過程中循環(huán)次數(shù)和掃描速率對制備的鈮錳復(fù)合材料的比電容的影響,確定了最佳的電沉積條件:循環(huán)伏安的掃描速率為10 mV/s,循環(huán)次數(shù)400次,并利用FTIR、SEM、電化學(xué)工作站及藍(lán)電測試系統(tǒng)等對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,隨著電流密度的增加,制備的鈮錳復(fù)合材料電極的比電容逐漸變小,當(dāng)電流密度為0.5 A/g時,比電容能達(dá)到330.64 F/g,是單純含Nb電極的1.5倍多,經(jīng)過1000次循環(huán)后,其放電比電容的保持率仍保持在93%以上,具有良好的電化學(xué)性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：電極材料 泡沫鎳基底 水熱法 電沉積
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 超級電容器概述10-16
• 1.1.1 超級電容器的類型10-11
• 1.1.2 超級電容器的特點11
• 1.1.3 超級電容器的電極材料11-14
• 1.1.4 超級電容器的發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.1.5 超級電容器應(yīng)用前景15-16
• 1.2 鈮的性質(zhì)16-17
• 1.2.1 鈮的氧化物16-17
• 1.2.2 鈮酸鹽17
• 1.2.3 電容器級鈮粉、電容器級鈮絲17
• 1.3 制備含鈮復(fù)合電容材料的方法17-19
• 1.3.1 溶膠-凝膠合成法17-18
• 1.3.2 氣溶膠噴霧合成法18
• 1.3.3 水熱合成法18-19
• 1.3.4 電化學(xué)沉積方法19
• 1.4 泡沫鎳作為基底材料的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本課題研究的目的及內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗部分22-26
• 2.1 實驗儀器及藥品22-23
• 2.1.1 實驗儀器22
• 2.1.2 實驗藥品22-23
• 2.2 實驗方法23-24
• 2.2.1 水熱法制備含鈮電極材料23
• 2.2.2 水熱-電沉積法制備鈮錳復(fù)合電極材料23-24
• 2.3 電極材料的表征24-26
• 2.3.1 掃描電鏡測試及能譜分析24
• 2.3.2 紅外光譜測試24
• 2.3.3 X射線衍射測試24
• 2.3.4 電化學(xué)性能測試24-26
• 第3章 結(jié)果與討論26-45
• 3.1 水熱法制備含鈮電容材料及工藝優(yōu)化26-32
• 3.1.1 反應(yīng)物的摩爾比對制備含Nb電容材料的影響26-27
• 3.1.2 反應(yīng)時間對制備含Nb電容材料的影響27-29
• 3.1.3 反應(yīng)溫度對制備含Nb電容材料的影響29-30
• 3.1.4 最佳工藝條件的確定30-32
• 3.1.5 小結(jié)32
• 3.2 優(yōu)化工藝條件下所制備復(fù)合材料的性能分析32-38
• 3.2.1 優(yōu)化工藝條件下所制備材料的高分辨率SEM分析32-33
• 3.2.2 優(yōu)化工藝條件下所制備樣品的紅外光譜分析33-34
• 3.2.3 優(yōu)化工藝條件下所制備樣品的XRD分析34
• 3.2.4 優(yōu)化工藝條件下所制備樣品的循環(huán)伏安測試和交流阻抗測試34-36
• 3.2.5 優(yōu)化工藝條件下所制備樣品的恒流充放電測試36-37
• 3.2.6 小結(jié)37-38
• 3.3 鈮錳電極的制備及工藝優(yōu)化38-39
• 3.3.1 循環(huán)次數(shù)對復(fù)合材料比電容的影響38
• 3.3.2 掃描速率對復(fù)合材料比電容的影響38-39
• 3.3.3 小結(jié)39
• 3.4 鈮錳復(fù)合電極的性能分析39-45
• 3.4.1 鈮錳復(fù)合電極的紅外光譜分析39-40
• 3.4.2 鈮錳復(fù)合電極的表面形貌和組成40-41
• 3.4.3 循環(huán)伏安（CV）和電化學(xué)阻抗譜（EIS）分析41-42
• 3.4.4 充放電性能分析42-44
• 3.4.5 小結(jié)44-45
• 第4章 結(jié)論45-46
• 參考文獻(xiàn)46-51
• 在學(xué)研究成果51-52
• 致謝52

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