近年來,超級電容器憑借其高功率密度,快速充放電的特性成為研究熱門。本文通過對高度有序,大比表面積的TiO2納米管陣列進行改性,制備出了相應的高性能電極材料。主要研究結果如下:（1）通過交替浸泡法在TiO2納米管陣列上沉積可控形貌的納米MO2顆粒,其最優(yōu)樣品在1 A/g的電流密度下達到258.9 F/g的比電容量;（2）選用電化學還原法和氬氣退火法對TiO2納米管陣列進行改性,電化學還原改性后的TiO2納米管陣列在1 mA/cm2的大電流密度下性能提升到7.45 mF/cm2,而氬氣退火改性后的TiO2納米管陣列在1 mA/cm2下,性能提升到了 9.36mF/cm2;（3）借助氬氣退火實現(xiàn)導電性的提升和碳層的引入,產生協(xié)同提升的作用,促進MnO2的沉積以及電子與離子的交換速度,在氬氣退火后的TiO2納米管陣列上通過交替浸泡法沉積MnO2,制備的電極材料在1 A/g的電流密度下,電容性能提升到了 439 F/g;（4）采用水熱合成方式制備了H-MnO2/C@TiO2,其其2A/2的電流密度下,比電容值提升到了 521.4F/g的同時,還擁有2000圈保持88.6%電容性能的高循環(huán)穩(wěn)定性。 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器簡介
    1.3 超級電容器原理
        1.3.1 雙電層電容器
        1.3.2 法拉第電容器
        1.3.3 混合電容器
    1.4 超級電容器電極材料
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 金屬氧化物
        1.4.3 導電聚合物
        1.4.4 復合電極材料
    1.5 TiO_2納米管陣列電極材料
    1.6 二氧化錳電極材料
        1.6.1 MnO_2晶體結構
        1.6.2 MnO_2儲能機理
    1.7 本課題的選題依據(jù)及主要研究內容
第二章 實驗部分
    2.1 材料物相與結構的表征方法
        2.1.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析
        2.1.2 場發(fā)射透射電子顯微鏡分析
        2.1.3 X射線衍射分析
        2.1.4 拉曼分析
        2.1.5 X射線光電子能譜
    2.2 材料電容性能的測試
        2.2.1 電極材料的測試體系
        2.2.2 循環(huán)伏安法測試
        2.2.3 恒流充放電法測試
        2.2.4 電化學阻抗測試
    2.3 本章小結
第三章 MnO2_/TiO_2復合電極材料的超級電容性能
    3.1 引言
    3.2 實驗原料與設備
        3.2.1 實驗原料與試劑
        3.2.2 實驗儀器與設備
    3.3 電極材料的制備
        3.3.1 TiO_2納米管陣列的制備
        3.3.2 MnO_2/TiO_2納米管陣列復合電極材料的制備
    3.4 實驗原理
    3.5 電極材料的表征
        3.5.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡結果分析
        3.5.2 X射線衍射結果分析
        3.5.3 拉曼光譜結果分析
        3.5.4 X射線光電子能譜分析
    3.6 電極材料的性能測試
        3.6.1 循環(huán)伏安測試
        3.6.2 恒流充放電法測試
        3.6.3 電化學阻抗測試
        3.6.4 循環(huán)穩(wěn)定性測試
    3.7 本章小結
第四章 兩種TiO_2納米管陣列基底的電化學性能優(yōu)化方式對比
    4.1 引言
    4.2 電化學還原改性
        4.2.1 電化學還原改性的TiO_2納米管陣列的制備
        4.2.2 電化學還原法改性TiO_2納米管陣列的原理
        4.2.3 電化學還原法改性TiO_2納米管的實驗過程
        4.2.4 電化學還原法改性TiO_2納米管的表征
            4.2.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡結果分析
            4.2.4.2 X射線衍射結果分析
            4.2.4.3 拉曼光譜結果分析
            4.2.4.4 X射線光電子能譜分析
        4.2.5 電化學還原法改性TiO_2納米管的電化學性能測試
            4.2.5.1 循環(huán)伏安測試
            4.2.5.2 恒流充放電測試
            4.2.5.3 電化學阻抗測試
    4.3 氬氣退火改性
        4.3.1 氬氣退火改性的TiO_2納米管陣列的制備
        4.3.2 氬氣退火法改性TiO_2納米管陣列的原理
        4.3.3 氬氣退火法改性TiO_2納米管陣列的表征
            4.3.3.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡結果分析
            4.3.3.2 場發(fā)射透射電子顯微鏡結果分析
            4.3.3.3 X射線衍射結果分析
            4.3.3.4 拉曼光譜結果分析
            4.3.3.5 X射線光電子能譜分析
        4.3.4 氬氣退火改性TiO_2納米管的電化學性能測試
            4.3.4.1 循環(huán)伏安測試
            4.3.4.2 恒流充放電測試
            4.3.4.3 電化學阻抗測試
    4.4 本章小結
第五章 MnO_2/C@TiO_2復合電極材料的超級電容性能
    5.1 引言
    5.2 MnO_2/C@TiO_2復合納米管陣列電極材料的制備
    5.3 電極材料的表征
        5.3.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡結果分析
        5.3.2 X射線衍射結果分析
        5.3.3 拉曼光譜結果分析
        5.3.4 X射線光電子能譜分析
    5.4 電極材料的性能測試
        5.4.1 循環(huán)伏安測試
        5.4.2 恒流充放電法測試
        5.4.3 電化學阻抗測試
        5.4.4 循環(huán)穩(wěn)定性測試
    5.5 本章小結
第六章 H-MnO_2/C@TiO_2復合電極材料的超級電容性能
    6.1 引言
    6.2 電極材料的制備
    6.3 實驗原理
    6.4 電極材料的表征
        6.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡結果分析
        6.4.2 場發(fā)射透射電子顯微鏡結果分析
        6.4.3 X射線衍射結果分析
        6.4.4 拉曼光譜結果分析
        6.4.5 X射線光電子能譜分析
    6.5 電極材料的性能測試
        6.5.1 活性物質負載情況
        6.5.2 循環(huán)伏安測試
        6.5.3 恒流充放電法測試
        6.5.4 電化學阻抗與循環(huán)穩(wěn)定性測試
    6.6 本章小結
第七章 全文總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況



本文編號：3521589