近年來,超級(jí)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(duì)高度有序,大比表面積的TiO2納米管陣列進(jìn)行改性,制備出了相應(yīng)的高性能電極材料。主要研究結(jié)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(dá)到258.9 F/g的比電容量;（2）選用電化學(xué)還原法和氬氣退火法對(duì)TiO2納米管陣列進(jìn)行改性,電化學(xué)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(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性的提升和碳層的引入,產(chǎn)生協(xié)同提升的作用,促進(jìn)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(shí),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(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級(jí)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(jí)電容器簡(jiǎn)介
    1.3 超級(jí)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(jí)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(dǎo)電聚合物
        1.4.4 復(fù)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(jié)構(gòu)
        1.6.2 MnO_2儲(chǔ)能機(jī)理
    1.7 本課題的選題依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 材料物相與結(jié)構(gòu)的表征方法
        2.1.1 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡分析
        2.1.2 場(chǎng)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(cè)試
        2.2.1 電極材料的測(cè)試體系
        2.2.2 循環(huán)伏安法測(cè)試
        2.2.3 恒流充放電法測(cè)試
        2.2.4 電化學(xué)阻抗測(cè)試
    2.3 本章小結(jié)
第三章 MnO2_/TiO_2復(fù)合電極材料的超級(jí)電容性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)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(fù)合電極材料的制備
    3.4 實(shí)驗(yàn)原理
    3.5 電極材料的表征
        3.5.1 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡結(jié)果分析
        3.5.2 X射線衍射結(jié)果分析
        3.5.3 拉曼光譜結(jié)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(cè)試
        3.6.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        3.6.2 恒流充放電法測(cè)試
        3.6.3 電化學(xué)阻抗測(cè)試
        3.6.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試
    3.7 本章小結(jié)
第四章 兩種TiO_2納米管陣列基底的電化學(xué)性能優(yōu)化方式對(duì)比
    4.1 引言
    4.2 電化學(xué)還原改性
        4.2.1 電化學(xué)還原改性的TiO_2納米管陣列的制備
        4.2.2 電化學(xué)還原法改性TiO_2納米管陣列的原理
        4.2.3 電化學(xué)還原法改性TiO_2納米管的實(shí)驗(yàn)過程
        4.2.4 電化學(xué)還原法改性TiO_2納米管的表征
            4.2.4.1 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡結(jié)果分析
            4.2.4.2 X射線衍射結(jié)果分析
            4.2.4.3 拉曼光譜結(jié)果分析
            4.2.4.4 X射線光電子能譜分析
        4.2.5 電化學(xué)還原法改性TiO_2納米管的電化學(xué)性能測(cè)試
            4.2.5.1 循環(huán)伏安測(cè)試
            4.2.5.2 恒流充放電測(cè)試
            4.2.5.3 電化學(xué)阻抗測(cè)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(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡結(jié)果分析
            4.3.3.2 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡結(jié)果分析
            4.3.3.3 X射線衍射結(jié)果分析
            4.3.3.4 拉曼光譜結(jié)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(xué)性能測(cè)試
            4.3.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試
            4.3.4.2 恒流充放電測(cè)試
            4.3.4.3 電化學(xué)阻抗測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 MnO_2/C@TiO_2復(fù)合電極材料的超級(jí)電容性能
    5.1 引言
    5.2 MnO_2/C@TiO_2復(fù)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(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡結(jié)果分析
        5.3.2 X射線衍射結(jié)果分析
        5.3.3 拉曼光譜結(jié)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(cè)試
        5.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        5.4.2 恒流充放電法測(cè)試
        5.4.3 電化學(xué)阻抗測(cè)試
        5.4.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試
    5.5 本章小結(jié)
第六章 H-MnO_2/C@TiO_2復(fù)合電極材料的超級(jí)電容性能
    6.1 引言
    6.2 電極材料的制備
    6.3 實(shí)驗(yàn)原理
    6.4 電極材料的表征
        6.4.1 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡結(jié)果分析
        6.4.2 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡結(jié)果分析
        6.4.3 X射線衍射結(jié)果分析
        6.4.4 拉曼光譜結(jié)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(cè)試
        6.5.1 活性物質(zhì)負(fù)載情況
        6.5.2 循環(huán)伏安測(cè)試
        6.5.3 恒流充放電法測(cè)試
        6.5.4 電化學(xué)阻抗與循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試
    6.6 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況



本文編號(hào)：3521589