本文關(guān)鍵詞：多孔氧化鎳薄膜的制備及其超級電容器性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的持續(xù)增長以及便攜式電子設(shè)備和混合機(jī)動車輛市場的迅速擴(kuò)張,全球能源消耗正以驚人的速度增長。因此,在發(fā)展清潔、可再生、可持續(xù)的替代能源(太陽能、風(fēng)能、潮汐能)的同時,研制先進(jìn)、低成本、環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換和存儲裝置迫在眉睫。超級電容器主要優(yōu)勢在于具備超大電容量、循環(huán)壽命長、能量密度高、比功率高及環(huán)境無毒等。此外,高的功率密度、良好的穩(wěn)定性以及相對較低的維護(hù)費用使之成為化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點及新興產(chǎn)業(yè)亮點,這些優(yōu)異的性質(zhì)促使其在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、電動汽車、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電極材料在影響超級電容器性能的相關(guān)要素中占主導(dǎo)地位,因此,發(fā)展環(huán)境友好、價格低廉的電極材料是解決問題的關(guān)鍵所在。本論文通過優(yōu)化合成條件實現(xiàn)對電極材料結(jié)構(gòu)的調(diào)控,合成了具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鎳薄膜并將其應(yīng)用于電極材料,主要研究內(nèi)容如下:過渡金屬元素Ni具有多個氧化態(tài),作為超級電容器電極材料時在電解液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)(氧化態(tài)之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)換)來儲存電荷。氧化鎳具有較高的理論比電容值、可逆性好等優(yōu)點,遺憾的是其導(dǎo)電性差、大電流下電化學(xué)利用率低、倍率性能也差。為此,本論文首先以硝酸鎳為鎳源,乙二胺四乙酸(EDTA)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,氟摻雜的氧化錫導(dǎo)電玻璃(FTO)為集流體,采用溶劑熱法結(jié)合高溫煅燒成功制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鎳薄膜,并具體研究了不同的溶劑熱反應(yīng)時間、不同煅燒溫度以及結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑EDTA存在與否對氧化鎳薄膜形貌及最終性能的影響。掃描電子顯微鏡(SEM)照片顯示所得薄膜是由眾多錯綜交雜的納米片組成具有多孔結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測試結(jié)果表明在電流密度選為2 A·g-1條件下的電容為651.6 F·g-1,在循環(huán)1000周期后其電容可保持初始值的71.6%,并且能量密度可達(dá)21.67 Wh·Kg-1。氧化鎳薄膜良好的性能源于其開放的孔道結(jié)構(gòu),這一結(jié)構(gòu)有利于電解液離子與活性材料的接觸,從而提高了材料的使用率。這一結(jié)果在理論上證明了鎳基材料應(yīng)用于電容器的可行性,為鎳基材料用于新型能量存儲體系提供了新的機(jī)遇。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 氧化鎳 薄膜 比電容
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2;TM53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 超級電容器的分類及原理9-13
• 1.2.1 超級電容器的分類9-10
• 1.2.2 雙電層電容器及其儲能機(jī)理10-11
• 1.2.3 法拉第電容器及其儲能機(jī)理11-13
• 1.2.4 混合型電容器其儲能機(jī)理13
• 1.3 超級電容器的主要的性能參數(shù)13-17
• 1.3.1 循環(huán)伏安曲線（CV）14-15
• 1.3.2 恒電流充電/放電（GCD）15
• 1.3.3 電化學(xué)阻抗（EIS）15-16
• 1.3.4 電容C16
• 1.3.5 能量密度（E）與功率密度（P）16-17
• 1.4 電極材料17-21
• 1.4.1 碳材料17
• 1.4.2 法拉第材料17-20
• 1.4.2.1 一維納米材料18
• 1.4.2.2 二維納米材料18-19
• 1.4.2.3 分層納米材料19-20
• 1.4.3 法拉第材料的最新研究進(jìn)展20-21
• 1.5 超級電容器的應(yīng)用21-22
• 第二章 實驗部分22-26
• 2.1 實驗藥品22
• 2.2 主要儀器設(shè)備22-23
• 2.3 NiO/FTO多孔薄膜的制備23-24
• 2.3.1 導(dǎo)電玻璃（FTO）的預(yù)處理23
• 2.3.2 [ NiO/FTO]多孔薄膜的制備23-24
• 2.4 表征手段24-26
• 2.4.1 XRD測試24
• 2.4.2 XPS測試24
• 2.4.3 SEM測試24-25
• 2.4.4 TEM測試25
• 2.4.5 FT-IR測試25
• 2.4.6 電化學(xué)測試25-26
• 第三章 多孔氧化鎳薄膜的制備與表征26-38
• 3.1 引言26-27
• 3.2 結(jié)果與討論27-30
• 3.2.1 材料的制備27-28
• 3.2.2 結(jié)果與討論28-30
• 3.3 制備條件對材料電化學(xué)性能的影響30-35
• 3.3.1 溶劑熱反應(yīng)時間的影響30-32
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑EDTA的影響32-33
• 3.3.3 煅燒溫度對NiO/FTO薄膜電化學(xué)行為的影響33-35
• 3.4 [NiO /FTO]_(400)薄膜優(yōu)異電化學(xué)性能分析35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 結(jié)論38-39
• 致謝39-40
• 參考文獻(xiàn)40-47
• 作者簡介47
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果47

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6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級電容器氧化物電極材料的研究進(jìn)展[J];礦冶工程;2003年02期

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2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進(jìn)展[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

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