開發(fā)高性能、高能量密度和高功率密度的超級電容器,一直是可再生能源領(lǐng)域中的研究熱點。過渡金屬硫化物、氧化物具有多個活性位點,可加快電子傳遞和傳質(zhì)速度并能促進(jìn)電解質(zhì)向納米電極內(nèi)部擴(kuò)散�；诖�,本研究設(shè)計合成了三種具有潛在應(yīng)用前景的儲能電極材料,主要研究內(nèi)容如下:1.采用一步溶劑熱法（SL,Solvothermal）合成松塔狀結(jié)構(gòu)的Ni-Co-Sx納米陣列。經(jīng)過優(yōu)化的Ni-Co-S4材料具有較高比電容（2215 F g-1在0.5 A g-1的電流密度）,并且10000次循環(huán)后電容器保留率依然為90.16%。此外,將Ni-Co-S4作為陽極與作為陰極的活性炭,組裝成高性能不對稱超級電容器（Ni-Co-S4//AC）,電化學(xué)測試結(jié)果表明,此超級電容器裝置具有36.6 W h kg-1的高能量密度,并且兩個串聯(lián)的Ni-Co-S4//AC能夠點亮LED長達(dá)15分鐘。2.利用溶液法（Solution method）在泡沫鎳上沉積Co-MOF材料,并以此為前驅(qū)體（Co-MOF/NF）。采用電化學(xué)沉積的方法,在此前驅(qū)體Co-MOF/NF表面電沉積Ni-Co合金,從而制備出一種無粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑的Ni-... 

【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電池和SCs在不同參數(shù)下的比較

第2頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文應(yīng)用，SCs是一個不錯的選擇，包括作為備用電源，以提供針對電源中斷的保護(hù)。1.2超級電容器的研究超級電容器根據(jù)儲能機(jī)理的不同分為兩大類：一類是雙電層電容器(EDLC);另一類是贗電容電容器(Pseudocapacitors)[7-9]。EDLC是最簡易的商用超級電容器，電極浸入離子電解質(zhì)溶液中，由于在電極上的電荷自發(fā)形成雙層電極-電解質(zhì)界面如圖1.2[10]。靜電荷通過物理吸附進(jìn)而存儲在電極和電解質(zhì)之間的界面。EDLC的最重要的特點就是在電極和電解質(zhì)的界面之間沒有電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生，即沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)。EDLC的比電容/電容強(qiáng)烈依賴于電極材料比如碳的表面性質(zhì)材料。EDLC電極的電容可以根據(jù)下述公式進(jìn)行計算：=（1-1）其中εr和ε0分別是電解質(zhì)介電常數(shù)和真空介電常數(shù)，A是離子接觸的有效表面積，而d是雙電層之間的間隔距離，即德拜長度[11]。在靜電過程中，在短時間內(nèi)就能形成雙電層，約為10-8s，小于贗電容發(fā)生的法拉第反應(yīng)（10-2~10-4）。EDLC的充放電僅涉及電荷重排，所以雙電層可以立即對潛在的變化做出響應(yīng)。圖1.2EDLC原理圖Fig1.2SchematicdiagramofEDLC贗電容電容器主要通過電極材料與電解液之間在電極表面發(fā)生快速的氧化還原反應(yīng)儲存電荷[12]。該原理的產(chǎn)生式與電極材料的價態(tài)相關(guān)。二氧化釕（RuO2）是第一個顯示出贗電容性能的電極材料，RuO2薄膜電極上發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移進(jìn)而產(chǎn)生電荷存儲[13]。所以贗電容電極材料的最大特征就是能夠發(fā)生快速的氧化還原反應(yīng)。該機(jī)制來源于表面快速可逆的氧化還原熱力學(xué)，其中電容呈現(xiàn)線性關(guān)系，主要原因在電荷量（ΔQ）和電勢（ΔU）之間呈現(xiàn)線性變化[14]。贗電容的活性中心位于金屬氧化物表面附近，距離

1MOFs簡介金屬有機(jī)骨架（MOFs）。MOFs材料的組裝依賴于多種材料的結(jié)合，比如金屬簇和有機(jī)連接基[45]。這些構(gòu)件是通過他們協(xié)調(diào)搭配而又彼此區(qū)別（金屬）或?qū)ΨQ性和公制參數(shù)（連接子）。在這可以將它們定位在成長中的特定位置點陣，減輕了隨機(jī)性和無序性。根據(jù)等網(wǎng)原理，官能團(tuán)可以是放置在不干擾框架的有機(jī)連接子上的一個部件。因此，附近的特定官能團(tuán)產(chǎn)生精確控制的孔隙環(huán)境。這種空隙以這種方式構(gòu)成并且定義了一些設(shè)計器功能，包括氣體存儲和協(xié)同催化[46]。所以在催化、儲能、分離方面具有巨大的應(yīng)用潛力如圖1.3。圖1.3MOFs不同排列方式組成的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用Fig1.3MOFsdifferentarrangementofthecompositionofthestructureanditsapplication.1.4.2MOFs的制備方法MOFs的合成方法有很多：1、浸漬法[47]：浸漬法是制備負(fù)載型納米催化劑的簡單策略，然而，很難獲得均勻的粒徑分布。2、沉積-沉淀[48]：用沉積沉淀法制備的納米材料粒徑均一，分散性好。但是，沉積沉淀法僅適用于具有高BET表面積和合適的載體材料。而且，這種方法不適合裝載高含量的金屬納米顆粒。3、膠體沉積法[49]：此種方法是將金屬納米粒子沉積在載體材料上的常用途徑，具有可控制的粒徑，高分散性和穩(wěn)定性。1.4.3MOFs的應(yīng)用MOFs材料的應(yīng)用在分離，純化，催化，吸附等[50]。MOF材料可能與原始復(fù)合材料相似或不同。MOFs因具有大的骨架結(jié)構(gòu)，所以增加比表面積，當(dāng)然孔隙率也有大幅度的增加，所以晶體分散率高于沸石材料。MOFs可以作為催化劑材料，這是因為它可


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