隨著對(duì)化石能源的過度依賴和消耗,人類逐漸面臨嚴(yán)重的環(huán)境惡化問題和能源枯竭危機(jī)。為實(shí)現(xiàn)替代化石能源、緩解能源危機(jī)的目標(biāo),必然選擇開發(fā)和利用可持續(xù)發(fā)展的新能源和新型能源裝置。超級(jí)電容器作為新型的儲(chǔ)能元件,它不僅具有比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度,而且具備比電池更高的功率密度,因此成為人們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。電極材料是決定超級(jí)電容器綜合性能的最主要因素。當(dāng)下電化學(xué)電容器的有利發(fā)展方向之一就是在已有的研究基礎(chǔ)上,開發(fā)具有高容量的新型電極材料。因此本論文以提高材料的電導(dǎo)率和比表面積為出發(fā)點(diǎn),開展一系列三維納米多孔廉價(jià)鎳電極材料的設(shè)計(jì)、制備與性能研究。通過探究三維多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制備、過渡金屬氧化物與多孔金屬之間的復(fù)合,以及考察前驅(qū)體組分、腐蝕電位等因素對(duì)電極材料電容性能的影響等,以期達(dá)到進(jìn)一步改善超級(jí)電容器材料電容性能的目的。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）合金元素配比對(duì)材料催化性能的影響。以兩種不同鎳含量的Ni-Al合金作為前驅(qū)體,采用脫合金法制備了納米多孔鎳材料（NPN）,考察了鎳含量對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):在相同脫合金條件下由Ni_33.5Al_66... 

【文章來源】：伊犁師范大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器的應(yīng)用領(lǐng)域

圖 1-2 雙電層電容器的工作原理示意圖。法拉第贗電容器拉第準(zhǔn)電容與雙電層電容器不僅在儲(chǔ)能方式上截然不同，而且伴隨著電荷因此又稱為法拉第贗電容。其原理最早由 B.E. Conway 提出：當(dāng)電極工作面或體相的二維/準(zhǔn)二維空間上，電化學(xué)活性物質(zhì)在進(jìn)行欠電位沉積時(shí)，會(huì)的氧化/還原反應(yīng)，并產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容。[1]法拉第贗電容儲(chǔ)存電荷時(shí)，極材料表面，而且儲(chǔ)存在電極內(nèi)部與電解質(zhì)之間的雙電層上，還存儲(chǔ)在電的電解質(zhì)離子發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中。因此當(dāng)電極面積相同時(shí)，與雙電層拉第準(zhǔn)電容具有更高的電容量和能量密度。在具有這些優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，其最的主要影響因素包括：電活性物質(zhì)表面的離子取向，傳遞電荷的速度。而生于電極表面，還可產(chǎn)生于整個(gè)電極內(nèi)部，所以可以在短時(shí)間內(nèi)傳遞電荷的比功率。當(dāng)電極面積相同時(shí)，法拉第贗電容的比功率可達(dá)雙電層電容的百倍[11]，達(dá)蓄電池的數(shù)十倍。目前，法拉第贗電容器已成為科研工作者們過對(duì)超級(jí)電容器儲(chǔ)能機(jī)理的介紹得出——超級(jí)電容器是傳統(tǒng)電容器和蓄

（a）基于全固態(tài)超級(jí)電容器（SC）與纖維狀摩擦電發(fā)電機(jī)（TENG）組裝的可穿戴b）普通棉布在接觸-分離模式運(yùn)動(dòng)中的 TENG 布的示意圖；（c）尺寸為 10×10 cm2布的照片；（d）TENG 布的能量生成機(jī)制示意圖。[29]導(dǎo)電聚合物材料電高分子聚合物具有價(jià)格低廉、環(huán)境相容性好和導(dǎo)電率高等優(yōu)良特性[30]，重點(diǎn)關(guān)注的電容器電極材料之一。導(dǎo)電聚合物主要通過 n 型/p 型摻雜/去原反應(yīng)來存儲(chǔ)電荷的，因而其產(chǎn)生的電容主要由法拉第準(zhǔn)電容提供。導(dǎo)電根據(jù)摻雜聚合物的類型可分為三類：（1）當(dāng)電容器以同種 p 型摻雜的導(dǎo)電極時(shí)呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其工作電壓一般為 0.8 V～1 V；（2）當(dāng)電容器以不同種合物材料為兩電極時(shí)呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其工作電壓可達(dá) 1.5 V；（3）當(dāng)電容的聚合物材料為其中一個(gè)電極，以 n 型摻雜的聚合物材料為另一電極，其 3 V，因此被認(rèn)為是最有潛力的電容器。[15]聚合物電容器的比能量和比0～50 Wh·kg-1和 2～20 kW·kg-1，與以活性炭為雙電層電容器電極材料相物電容器的比電容約為活性炭電容器的 5～6 倍。[31]常見的導(dǎo)電高分子聚（PANI）、聚吡咯（PPY）和聚乙炔（PA）及其衍生物等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多孔金屬材料的化學(xué)制備方法及性能研究進(jìn)展[J]. 曹鳳,張文彥,張思思,燕陽(yáng)天,楊瑞鋒.  材料導(dǎo)報(bào). 2017(21)
[2]多功能碳包覆的Ni@NiO納米復(fù)合材料用于析氧反應(yīng)、氧還原反應(yīng)和鋰離子電池電極的研究（英文）[J]. 徐冬陽(yáng),牟從普,王博翀,向建勇,阮文君,溫福昇,杜夏,柳忠元,田永君.  Science China Materials. 2017(10)
[3]NiO電極材料的溶膠凝膠法合成及其超級(jí)電容的性能[J]. 彌寧,趙磊,劉卯成.  材料研究學(xué)報(bào). 2017(09)
[4]利用軟模板法合成中空納米結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J]. 王軼男,韓曉軍.  應(yīng)用化學(xué). 2017(08)
[5]脫合金制備納米多孔雙金屬氧化物NiMoO4及其電化學(xué)性能[J]. 周琦,鄭斌,李志洋,王亞飛,馮基偉.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(08)
[6]納米多孔金屬力學(xué)性能的若干研究進(jìn)展[J]. 郭林凱,王磊,章青.  材料導(dǎo)報(bào). 2017(01)
[7]模板法制備無機(jī)納米材料的研究進(jìn)展[J]. 李磊,劉衛(wèi),謝雅典.  合成化學(xué). 2017(01)
[8]超級(jí)電容器研究進(jìn)展:從電極材料到儲(chǔ)能器件[J]. 宋維力,范麗珍.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2016(06)
[9]反應(yīng)時(shí)間對(duì)液相法合成花狀NiO微觀結(jié)構(gòu)及電容性能的影響[J]. 韓丹丹,丁元生,譚奧.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2016(09)
[10]不銹鋼化學(xué)鍍Ni-Mo-P沉積速率的研究[J]. 黃曉梅,田川,李陽(yáng).  電鍍與環(huán)保. 2016(03)

博士論文
[1]石墨烯基柔性纖維超級(jí)電容的電極材料研究[D]. 張雄.蘇州大學(xué) 2015
[2]NiO和RuO2電極材料的制備及電容特性研究[D]. 鄭言貞.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[3]快凝Ni-Al合金結(jié)構(gòu)及衍生骨架Ni催化劑加氫特性的研究[D]. 雷浩.中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所） 2003

碩士論文
[1]去合金化制備納米多孔雙金屬氧化物及其電化學(xué)性能研究[D]. 鄭斌.蘭州理工大學(xué) 2016
[2]納米多孔合金的去合金化工藝研究[D]. 李大鵬.蘭州理工大學(xué) 2013
[3]納米碳化硅作為電極材料的應(yīng)用與性能研究[D]. 高真真.燕山大學(xué) 2012
[4]NiMn合金的去合金化研究[D]. 孫釗.大連交通大學(xué) 2012
[5]納米多孔銅的制備及其形成機(jī)理研究[D]. 周全.蘭州理工大學(xué) 2012
[6]化學(xué)鍍納米銅膜的工藝參數(shù)和表面形貌及沉積原理研究[D]. 楊保中.吉林大學(xué) 2007
[7]納米氫氧化鎳與氧化鎳的制備及其電容性能研究[D]. 桑林.天津大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3538732