超級電容器由于充放電快,功率密度高,循環(huán)壽命長等優(yōu)點引起了人們廣泛的關(guān)注。電極材料是超級電容器的重要組成部分,其決定著超級電容器性能。過渡金屬氧化物是一種重要的潛在的電極材料,因其較高的比電容和能量密度而備受關(guān)注。在眾多過渡金屬氧化物當(dāng)中,CuO具有高理論容量（1800 F g^-1）、成本低、地球儲量豐富、環(huán)境有好和易制備等優(yōu)勢成為研究熱點。然而其相對較低的導(dǎo)電性限制了其開發(fā)�；诖�,本文圍繞提高和優(yōu)化Mo摻雜的CuO電極材料,合成Mo-CuO和Mo-CuO-2/Co（OH）2復(fù)合納米結(jié)構(gòu),研究了Mo摻雜濃度對于電極材料的導(dǎo)電性及電化學(xué)性能的影響及其電化學(xué)性能。然后,將它和活性炭（AC）組裝成非對稱超級電容器器件。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）通過簡單的水熱反應(yīng)及退火工藝,我們在泡沫鎳上成功地合成了純CuO及不同Mo摻雜濃度的CuO納米結(jié)構(gòu)（Mo-CuO-2）。研究了Mo摻雜濃度對合成的納米結(jié)構(gòu)的形貌、導(dǎo)電性及電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),Mo-CuO-2Mo摻雜濃度對合成的Mo-CuO-2納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性有一極大值,同時也展示出了最高的比電容。其質(zhì)量比電容在2 A ... 

【文章來源】：哈爾濱師范大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

針對不同的電能儲存技術(shù)，功率vs能量密度的性能

第一章緒論3圖1-2超級電容器分類。Fig.1-2Classificationofsupercapacitors.1.3CuO電極材料的研究現(xiàn)狀為了獲得高性能的超級電容器，選擇電極材料十分重要。過渡金屬氧化物因其極高的比電容和能量密度而成為研究熱點[27]。在眾多過渡金屬氧化物當(dāng)中，CuO電極材料由于成本低、自然界儲量豐富、環(huán)境友好、易制備并且具有優(yōu)良的電化學(xué)性能等優(yōu)勢而備受關(guān)注[28-30]。此外，CuO電極材料理論比容量可達1800Fg-1[31]。因此，CuO電極材料由于具有卓越的電化學(xué)性能，而成為實際應(yīng)用極佳的候選材料。研究人員已經(jīng)報道了關(guān)于CuO材料應(yīng)用于超級電容器，并且取得了一些成就。例如，Shinde等人利用化學(xué)浴沉積的方法在銅箔上制備了CuO[29]，如圖1-3所示，CuO是由薄片組成的三維納米花狀的納米結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以提供一個大的比表面積，有利于電解液在表面的擴散。用它作為電極材料，在5mVs-1掃速下，其比電容為498Fg-1，循環(huán)2000圈后容量保持率為84%。Lu等人在碳纖維布上通過水熱反應(yīng)合成了三種形貌的CuO納米結(jié)構(gòu)[30]，如圖1-4所示，分別為由納米片組成的花狀的CuO，由顆粒自組裝成的納米棒狀的CuO以及多孔網(wǎng)狀構(gòu)成的珊瑚狀的CuO。三種形貌的CuO電極材料的電化學(xué)性能：在5mVs-1掃速下，花狀的CuO，顆粒狀的CuO和珊瑚狀的CuO的比電容分別為164.50Fg-1，309.65Fg-1和481.76Fg-1。珊瑚狀的CuO的比電容最大歸因于珊瑚狀CuO電極具有更大的比表面積，大的比表面積可以提供更多的反應(yīng)活性位點。Liu等人利用原位氧化并且結(jié)合煅燒和循環(huán)伏安氧化方法，在三維導(dǎo)電的泡沫銅上制備了CuO納米棒[31]。這種方法直接制備了無粘結(jié)劑的CuO納米棒電極。如圖1-5所示，CuO納米棒TEM圖。在2mAcm-2的電流密度下，這個電極的比容量可達到594.27Fg-1，在循環(huán)4000?

哈爾濱師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4CuO電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的方程式為：2CuO+H2O+2e-Cu2O+2OH-(1-1)盡管，研究人員取得了這些成就。但是，大多數(shù)CuO電極材料比容量還遠小于其理論比容量（1800Fg-1）。造成這一結(jié)果的最主要原因是，CuO電極材料相對較低的導(dǎo)電性。圖1-3(a)(b)CuOSEM圖像。[29]Fig.1-3(aandb)SEMimagesofCuOsample.圖1-4不同形貌的CuO不同放大倍數(shù)的SEM圖：(a-c)花狀；(d-f)顆粒狀；(g-i)珊瑚狀。[30]Fig.1-4SEMimagesofdifferentCuOmorphologiesatdifferentmagnifications:(a–c)theflower-like;(d–f)theparticle-like;and(g–i)thecoral-like.


本文編號：3242512