超級電容器因快速充放電、能量密度高、穩(wěn)定性好及環(huán)保等優(yōu)異性能,被視為是一種可取代燃料電池與蓄電池的新型能量儲存設(shè)備。通常情況下,決定超級電容器儲能方式的關(guān)鍵因素是電極材料。電極材料的選擇不同,所展現(xiàn)出的儲能原理也大不相同。碳材料優(yōu)良的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性使之成為首選的電極材料,但容量較低;金屬氧化物有著較高的電容,但較差的導(dǎo)電率使得循環(huán)穩(wěn)定性降低。而過渡金屬氮化物因具有較高的理論比電容、機(jī)械穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)電性引起廣泛關(guān)注。因此,本文選擇過渡金屬氮化物作為電極材料并研究了其電化學(xué)性能。利用等離子體直流電弧法和多巴胺原位自聚合法,以金屬鈦為原料分別制備了TiN納米顆粒、TiN@CN納米膠囊以及TiN-NiO復(fù)合材料。樣品的形貌結(jié)構(gòu)、物相以及表面化學(xué)成分將結(jié)合X射線衍射儀、拉曼光譜、X射線光電子能譜以及透射電鏡進(jìn)行表征,使用電化學(xué)工作站對所制備樣品進(jìn)行電化學(xué)相關(guān)測試及性能分析。以金屬鈦為原料,采用等離子體直流電弧法聯(lián)合多巴胺原位自聚合法制備了TiN@CN納米膠囊。實(shí)驗(yàn)過程中,通過改變多巴胺的量來調(diào)節(jié)自聚合反應(yīng)過程中CN的生成量。結(jié)果表明:當(dāng)TiN與多巴胺的重量比為1:1.5時(shí),TiN@CN納米膠... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 前言
    1.2 超級電容器分類及儲能機(jī)制
        1.2.1 電化學(xué)雙電層電容器
        1.2.2 贗電容電容器
        1.2.3 混合型超級電容器
    1.3 超級電容器電極材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 過渡金屬氧化物電極材料
        1.3.3 導(dǎo)電聚合物電極材料
        1.3.4 復(fù)合基電極材料
    1.4 TiN電極材料的簡介及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 TiN的基本性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
        1.4.2 TiN的研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題研究內(nèi)容及意義
第2章 實(shí)驗(yàn)材料、儀器及表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 X射線衍射儀
        2.3.2 拉曼光譜
        2.3.3 透射電子顯微鏡
        2.3.4 X射線光電子能譜
    2.4 電化學(xué)表征手段
        2.4.1 循環(huán)伏安曲線（CV）
        2.4.2 恒電流充放電曲線（GCD）
        2.4.3 電化學(xué)阻抗譜（EIS）
第3章 立方狀TiN@CN納米膠囊的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        3.2.1 等離子體直流電弧法制備前驅(qū)體TiN
        3.2.2 多巴胺原位自聚合法制備TiN@CN納米膠囊
        3.2.3 待測樣品的電極制備
    3.3 實(shí)驗(yàn)表征、結(jié)果與分析
        3.3.1 TiN與 TiN@CN物相分析
        3.3.2 TiN及 TiN@CN納米膠囊形貌分析
        3.3.3 TiN與 TiN@CN納米膠囊拉曼圖譜分析
        3.3.4 TiN與 TiN@CN納米膠囊XPS分析
    3.4 TiN與 TiN@CN納米膠囊性能分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 TiN-NiO復(fù)合材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.3 實(shí)驗(yàn)表征與分析
        4.3.1 TiN-NiO復(fù)合材料物相分析
        4.3.2 TiN以及TiN-NiO復(fù)合材料的形貌分析
    4.4 TiN-NiO復(fù)合材料的性能及分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Microwave-assisted conversion of biomass wastes to pseudocapacitive mesoporous carbon for high-performance supercapacitor[J]. Xiangkun Bo,Kun Xiang,Yu Zhang,Yu Shen,Shanyong Chen,Yongzheng Wang,Mingjiang Xie,Xuefeng Guo.  Journal of Energy Chemistry. 2019(12)
[2]稻殼基活性炭的熱處理改性及其電化學(xué)性能（英文）[J]. 肖程元,張文禮,林海波,田永霞,李欣欣,田亦野,陸海彥.  新型炭材料. 2019(04)
[3]微型超級電容器的電化學(xué)阻抗譜分析[J]. 呂曉靜,朱平.  微納電子技術(shù). 2017(01)

博士論文
[1]基于NiO超級電容器電極材料的制備及其性能研究[D]. 陳剛.云南大學(xué) 2016
[2]鎳鈷基化合物超級電容器電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D]. 安磊.東華大學(xué) 2016

碩士論文
[1]碳基超級電容器電極材料制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 武中鈺.南京大學(xué) 2018
[2]NiO基超級電容器電極材料的制備及其電容性能研究[D]. 魯一圣.上海大學(xué) 2016
[3]水熱法制備二氧化錳及其電化學(xué)性能的研究[D]. 劉斐.太原理工大學(xué) 2015
[4]Ni-N薄膜材料的制備與性能表征[D]. 張林峰.復(fù)旦大學(xué) 2014
[5]ZnO/C復(fù)合電極材料的制備、結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D]. 蔣磊.浙江大學(xué) 2008
[6]LiMn2O4電極材料的碳包覆改性及電化學(xué)性能研究[D]. 張建峰.中南大學(xué) 2008



本文編號：3149493