超級(jí)電容器（SCs）具有快速充電/放電能力、高輸出功率和長循環(huán)穩(wěn)定性,在能量儲(chǔ)存領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而SCs固有的低能量密度難以滿足各種電子產(chǎn)品不斷增長的運(yùn)行需求,這一問題嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。科研工作者們近年來致力于開發(fā)具有高能量密度的超級(jí)電容器,主要針對(duì)電極材料的形貌結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高比表面積以及選擇恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)等方面進(jìn)行研究。本論文采用水熱法制備納米氧化鉻（Cr₂O₃）前驅(qū)體,研究了水熱條件對(duì)納米Cr₂O₃的形貌和結(jié)構(gòu)的影響;在氨氣下氮化納米Cr₂O₃制備納米氮化鉻（CrN）電極材料,并研究了其微觀形貌和所使用的電解質(zhì)對(duì)其電化學(xué)性能的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:（1）研究水熱合成制備納米Cr₂O₃的水熱條件（pH值、溫度、時(shí)間）對(duì)Cr₂O₃的物相及形貌影響。結(jié)果表明在pH值9、水熱溫度170℃、水熱時(shí)間3 h的工藝條件下制備出均勻分散的尺寸約50 nm的顆粒狀納米... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)簡圖

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2（3）電解質(zhì)：具有良好的離子擴(kuò)散性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和無污染特性。（4）隔膜：分隔電極材料以防止短路，允許電解質(zhì)離子通過。1.2.1超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理根據(jù)能量的存儲(chǔ)模式分為兩類：雙層超級(jí)電容器和贗電容型超級(jí)電容器。儲(chǔ)能機(jī)理[9]如圖1-2所示。（1）雙電層電容儲(chǔ)能將電極浸入電解質(zhì)溶液中時(shí)，在電極-電解質(zhì)界面處的靜電荷吸附作用下會(huì)自動(dòng)形成雙電層，如圖1-2(a)所示。電荷通過靜電荷物理吸附而存儲(chǔ)在電極與電解質(zhì)之間的界面上[14]。雙電層電容的重要特征是在電極和電解質(zhì)的界面之間不存在電荷轉(zhuǎn)移，即不會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。雙電層電容的比電容在很大程度上取決于電極材料的比表面積和其表面性質(zhì)，一般儲(chǔ)存電容相對(duì)較小[19]。（2）法拉第贗電容儲(chǔ)能贗電容電極材料通過法拉第過程存儲(chǔ)電荷，在活性材料的表面或其附近發(fā)生快速、可逆的氧化還原反應(yīng)。不同的法拉第機(jī)理可導(dǎo)致不同的電化學(xué)電容特性，如圖1-2(b-d)所示。如圖1-2(b)是欠電位沉積，當(dāng)其可逆氧化還原電勢為正時(shí)，沉積在二維金屬-電解質(zhì)界面上[20,21]。圖1-2(c)是氧化還原贗電容，在法拉第氧化還原系統(tǒng)中，還原物質(zhì)的某種程度的轉(zhuǎn)化被電化學(xué)吸附到氧化物質(zhì)的表面或近表面上[22,23]。圖1-2(d)是離子嵌入型贗電容，在接近雙電層電容的時(shí)間尺度內(nèi)離子嵌入氧化還原活性材料中，且沒有晶體學(xué)相變[24,25]。圖1-2儲(chǔ)能機(jī)理示意圖：（a）雙電層電容和（b-d）不同類型的贗電容；（b）欠電位沉積，（c）氧化還原型贗電容，（d）離子嵌入型贗電容器[9]。

1緒論7圖1-3氮化鉻的晶體結(jié)構(gòu)1.5.2氮化鉻的應(yīng)用(1)涂層：CrN的耐磨性能優(yōu)于碳化鉻，通過反應(yīng)濺射獲得的CrN涂層硬度一般為1100HV，熔點(diǎn)為1650℃，具良好的高溫穩(wěn)定性，可作為各種切削材料和刀具的防護(hù)涂層。如沈陽理工大學(xué)齊東麗[97]等人采用直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)在Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼表面沉積出呈現(xiàn)三棱錐形貌的CrN涂層，在300℃時(shí)制備的涂層顯微硬度的最高值達(dá)到1900HV。(2)儲(chǔ)能：CrN其可逆容量(1200mA·h/g)在所有報(bào)道的過渡金屬氮化物中是最高的。Das[98]等人通過在流動(dòng)的NH3+N2氣氛中氮化Cr-脲絡(luò)合物來制備CrN納米顆粒，并且首次研究了塊狀CrN納米顆粒的Li循環(huán)性能。觀察到在0.1C速率下穩(wěn)定直至80個(gè)循環(huán)的～500mAhg-1（～1.23摩爾Li）的可逆容量。CrN納米粒子顯示出良好的速率能力。在0.5℃時(shí)，在40個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)顯示出穩(wěn)定的～350mAhg-1容量，并且在160個(gè)循環(huán)后以0.1C速率循環(huán)時(shí)恢復(fù)原始容量。(3)催化劑：由于類似貴金屬的性質(zhì)，氮化鉻的電子結(jié)構(gòu)與貴金屬相似而被確定是最有希望替代Pt催化劑的候選物之一。Zhao[99]等人通過溶劑熱輔助離子交換途徑合成了負(fù)載在含碳氮化物雜化體的石墨碳納米膠囊（CrN/GC）上的氮化鉻納米顆粒。作為無鉑催化劑，CrN/GC雜化物表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，穩(wěn)定性，甲醇免疫性。1.5.3氮化鉻在超級(jí)電容器中的應(yīng)用據(jù)我們所知，Das[78]等人率先報(bào)道了在相對(duì)較低的溫度下通過Cr2O3的氮化來合成CrN納米顆粒的方法。TEM圖像顯示粒徑為20-30nm的多面體型形態(tài)。在非水電解質(zhì)中，在30mAg-1處獲得的比電容為75Fg-1，表明此簡單的、經(jīng)濟(jì)高效的方法獲得的產(chǎn)品具有出色的電化學(xué)性能。Wei[77]等人報(bào)道了關(guān)于CrN的研究成果，通過反應(yīng)性直流磁控濺射技術(shù)直接制備了CrN作為電極材料，并在不同的沉積條?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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