隨著小型化、便攜式電子器件的快速發(fā)展,制備高體積能量密度的超級電容器成為關(guān)注的重點之一,而具有高導電性、高穩(wěn)定性的三維（3D）石墨烯和具有豐富的氧化態(tài)、高理論比容量的鎳鈷雙金屬氫氧化物（NiCo-LDH）因其良好的性能,在超電容儲能領域得到了廣泛的研究和應用。但是,目前合成的3D石墨烯和NiCo-LDH大多存在孔徑過大、導電性差、電極空間利用率低等問題,導致其在微電源領域的應用受限。因此,研究開發(fā)具有高活性物質(zhì)負載量、高空間利用率的自支撐超級電容器電極材料具有重要的意義。本文以脫合金化得到的小孔徑納米多孔鎳（NPN）為模板和催化劑,采用化學氣相沉積（CVD）法,成功制備出3D納米多孔石墨烯基復合材料。系統(tǒng)研究了CVD參數(shù)、氮、氧摻雜處理、沉積時間等對產(chǎn)物形貌及結(jié)構(gòu)的影響,探討了影響3D納米多孔石墨烯、異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo-LDH性能的因素,并研究了其電化學性能及作用機理。研究發(fā)現(xiàn),異質(zhì)原子的摻雜及孔徑分布會影響3D石墨烯薄膜的電化學性能。相比于3D大孔石墨烯材料,3D納米多孔石墨烯材料具有更高的活性物質(zhì)負載量及比表面積,且在不同性質(zhì)的電解液中具有更高的電化學穩(wěn)定窗口。同時,氮原子和氧原子摻... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展簡介
        1.2.2 超級電容器的特點及工作原理
        1.2.3 超級電容器的分類及應用
    1.3 超電容電極用材料及其研究進展
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 導電聚合物
        1.3.3 金屬氧化物/氫氧化物
    1.4 納米多孔鎳材料
        1.4.1 納米多孔鎳的特點及應用
        1.4.2 納米多孔鎳的形成及演化機理
        1.4.3 納米多孔鎳在超級電容器中的研究現(xiàn)狀及發(fā)展
    1.5 本論文工作的主要研究意義及內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗材料
    2.2 超級電容器電極材料的制備方法
        2.2.1 NPN的制備工藝
        2.2.2 以NPN為模板催化合成氮氧摻雜的三維納米多孔石墨烯的制備工藝
        2.2.3 ntN-NG@NiCo-LDH及ntN@NiCo-LDH的制備工藝
    2.3 實驗儀器與設備
        2.3.1 材料合成用設備
        2.3.2 材料表征用主要儀器設備
    2.4 電極材料的電化學性能測試及設備
        2.4.1 循環(huán)伏安測試
        2.4.2 恒電流充放電測試
        2.4.3 交流阻抗測試
第3章 納米多孔鎳原位催化合成三維納米多孔石墨烯材料
    3.1 引言
    3.2 納米多孔鎳的形貌及結(jié)構(gòu)表征
    3.3 納米多孔鎳催化合成三維納米多孔石墨烯的研究
        3.3.1 低溫CVD工藝對合成氫化石墨的影響
        3.3.2 高溫煅燒工藝對合成三維納米多孔石墨烯的影響
        3.3.3 參數(shù)優(yōu)化后的三維納米多孔石墨烯的表征
        3.3.4 以NPN為模板催化合成三維大孔石墨烯材料的表征
    3.4 異質(zhì)原子摻雜的三維納米多孔石墨烯在不同的電解質(zhì)中電化學性能研究
        3.4.1 中性電解質(zhì)
        3.4.2 堿性電解質(zhì)
        3.4.3 酸性電解質(zhì)
    3.5 三維大孔石墨烯在不同的電解質(zhì)中電壓穩(wěn)定窗口的研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 納米多孔鎳催化合成氮摻雜管道狀石墨烯負載鎳鈷雙金屬氫氧化物
    4.1 引言
    4.2 ntN-NG及ntN基體的結(jié)構(gòu)和形貌表征
    4.3 ntN-NG@NiCo-LDH及ntN@NiCo-LDH的表征
        4.3.1 不同水熱沉積時間對鎳鈷雙金屬氫氧化物的影響
        4.3.2 ntN-NG及ntN基體對負載NiCo-LDH的影響
    4.4 鎳鈷雙金屬氫氧化物的電化學性能研究
        4.4.1 不同沉積時間得鎳鈷雙金屬氫氧化物
        4.4.2 不同基體負載鎳鈷雙金屬氫氧化物
    4.5 本章小結(jié)
第5章 全文結(jié)論與創(chuàng)新點
    5.1 全文結(jié)論
    5.2 工作創(chuàng)新點
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3016010