金屬氧化物的氧化還原過程可以產(chǎn)生較高的膺電容效應(yīng),因而成為近年超級電容器電極材料的研究熱點。氧化釕,氧化鎳,氧化鈷等雖然具有較高的比容量,但存在材料成本高,環(huán)境污染等問題。CuO作為電極材料具有成本低、無污染等優(yōu)點,但存在比容量不高,循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點。本論文以石墨烯和納米碳管為基底負載CuO提高其比表面積和活性物質(zhì)利用率,進而提高電極材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。論文的主要研究內(nèi)容:（1）采用水熱合成法制備了氧化銅/多層石墨烯（CuO/MLG）復(fù)合材料,研究了反應(yīng)物添加量和溫度對復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,CuO呈球狀顆粒分布在多層石墨烯表面,在80℃水熱溫度下石墨烯表面同時有棒狀中間產(chǎn)物存在。隨著乙酸銅添加量增多和溫度升高,石墨烯表面負載的CuO顆粒尺寸逐漸變大,有團聚現(xiàn)象發(fā)生。電化學(xué)測試結(jié)果表明120℃水熱溫度加入100mg乙酸銅時復(fù)合材料具有最高的比容量,1A/g電流密度下達到184F/g,同時CuO顆粒尺寸較小時表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性,在70℃水熱溫度下制備出小顆粒CuO（小于20nm）均勻分布在石墨烯表面的復(fù)合材料,活化后經(jīng)過6000次恒流充放電可以保持比... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

模板法制備氧化銅流程圖

以六次甲基四胺為模板，制備出了粒徑在2um呈紡錘狀的納米氧化銅，最后將材料制備成氣敏傳感器，傳感器制作步驟如圖1.4所示，測試結(jié)果表明傳感器對丙酮( CH3COCH3)和硫化氫( H2S) 氣體均有較高的靈敏度，而當(dāng)復(fù)合材料進行貴金屬催化劑鉑(Pt)摻雜后傳感器的靈敏度提高了87%。Nia等[19]采用電化學(xué)法制備了CuO/rGO復(fù)合材料，氧化銅顆粒尺寸小于100nm，并以此制備了無酶H2O2傳感器，測試結(jié)果表明該傳感器檢測下線為0.601μM，檢測上限為18μM，響應(yīng)速度小于3秒

圖 1.5 雙電層電容工作原理示意圖 法拉第準(zhǔn)電容器第準(zhǔn)電容也稱為法拉第贗電容，它是由電極材料的電極表面發(fā)生劇反應(yīng)而產(chǎn)生電容，進而存儲電荷和能量，其充放電原理如圖1.6所充電時，由于外加電場的作用，電介質(zhì)中的離子吸附到電極表面，極材料內(nèi)部，與電極材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而使能量存儲在電放電時，進入電極材料的離子被重新釋放到電解質(zhì)中，同時電極內(nèi)通過外電路釋放出去。法拉第準(zhǔn)電容其具有電容特性，其電壓與時，通過電荷的轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)能量的存儲。其電荷的存儲與釋放主要依面的氧化還原反應(yīng)，因而具有高比表面積的金屬氧化物和導(dǎo)電聚合電容的電極材料主流選擇[37]。而法拉第電容不僅發(fā)生在電極材料發(fā)生在電極材料內(nèi)，因而法拉第準(zhǔn)電容通常具有較高的比容量，在法拉第準(zhǔn)電容容量是雙電層電容器的數(shù)倍。但是由于它是基于電極原反應(yīng)，因而存在離子阻塞和活性材料損耗等問題，因而活性材料缺乏穩(wěn)定性。


本文編號：2991246