含Ni層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）理論比電容高、儲量豐富、價格低廉,是一類重要的電極材料。但是,LDHs導(dǎo)電性差,在實際儲能時往往出現(xiàn)性能快速衰減、穩(wěn)定性差等問題。本文選取三種含鎳（Ni-Al、Ni-Co和Ni-Mn）LDHs為研究對象,分別與納米碳材料復(fù)合,原位構(gòu)筑LDHs包覆碳的核殼結(jié)構(gòu),作為新型超級電容器電極材料。本論文工作主要如下:1.用微波輔助法將Ni-Al LDHs與氧化石墨烯（GO）復(fù)合制備二維核殼結(jié)構(gòu)的Ni-Al LDHs/GO復(fù)合材料,并研究組分比例對形貌、微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。隨后,分別用微波法和熱還原法將GO還原為還原氧化石墨烯（rGO）,研究兩種Ni-Al LDHs/rGO復(fù)合材料的電容性能。結(jié)果表明,Ni-Al LDHs/rGO復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能比Ni-Al LDHs/GO優(yōu)異,熱還原法獲得的LDHs/rGO性能最佳。并首次以碳納米管（CNTs）表面生長的γ-Al2O3為鋁源,原位生長Ni-Al LDHs,同時對其形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行了系統(tǒng)研究。2.以CNTs為結(jié)構(gòu)支撐,通過共沉淀法在其表面沉積Ni-Co LDHs和Ni-Co羥基氧化物... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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圖１．１超級電容器組成示意圖

１９２４年，Ｓｔｅｍ汲取前兩種理論模型的合理部分，提出雙電層靜電模型。??Ｓｔｅｒｎ認為，雙電層由緊密層和分散層組成，即金屬表面為緊密層，而溶液界面??則為分散層，如圖１．２ｃ所示。這個摸型被后人稱為Ｓｔｅｍ模型或ＧＣＳ模型，是??目前科學(xué)界普遍比較接受的雙電層理論模型。??ｉｉ±ｉ??Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｌ＊ｙｅｒ?Ｂｕｌｋ?ｌａｙｅｒ??￥３＊?＃????｜?、辦?＼ＣＳ）?Ｓ�！�??Ｉｐ??Ｓｔｅｒｎ?ｌａｙｅｒ?ｓｔｅｒｎ?ｐｌａｎｅ?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｌａＹｅｒ?Ｂｕｌｋ?ｌａｙｅｒ??圖１．２雙電層理論模型１１］：?（ａ）?Ｈｅ丨ｍｈｏｌｔｚ模型，（ｂ）Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎ楔型，（ｃ）?Ｓｔｅｍ模型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ：?（ａ）?ｔｈｅ?Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ?ｍｏｄｅｌ，?（ｂ）?ｔｈｅ?Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎ??ｍｏｄｅｌ?ａｎｄ?（ｃ）?ｔｈｅ?Ｓｔｅｍ?ｍｏｄｅｌ．??雙電層電容器正是基于Ｓｔｅｍ模型發(fā)展起來的。如圖１．３所示，在電容器充??電時，電解液中的正負離子在外電場的作用下定向移動，分別向負極和正極迀移，??在電極與電解液界面形成正負電荷層，這兩個電荷層叫做雙電層。在電容器放電??時，電荷的雙電層排列被打破，電解液中正負離子迀移到溶液中

?料發(fā)生的高度可逆化學(xué)吸附／脫附或氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)電荷存儲的“準(zhǔn)電容”體系。??這類贗電容材料主要包括ＲｕＯｘ［３］，ＭｎＯｘ［４］以及一些導(dǎo)電聚合物。如圖１．３，充電時，??電解液中活性離子首先在外電場作用下擴散遷移至電極材料與電解液界面處，再??通過可逆化學(xué)反應(yīng)進入電極材料體相中。放電時，體相中離子通過逆向反應(yīng)回到??電解液中，存儲的電荷則通過外電路形成電流，從而放電。整個過程既包括雙電??層電荷存儲，也包括電解液中離子與材料體相發(fā)生的法拉第反應(yīng)，能量存儲量遠大??于雙電層電容。??Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ??Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒｓ?ＥＤＬＣｓ??６）?Ｃｒ??＾？一?Ｌ?１??￣?Ｋｊ？如－？ｄ??Ｉ??ＩＩ?Ｋ；??ｅ￣?ｅ￣??■＇?■；?ｆｃ：：ｒ｜??？?－？？?？和?ｉ??＞Ｌｏｗ?Ｃ＇ａｐａｃｉｔａｉｉｃｅ??＞Ｈｉ〇ｈ?Ｒａｔｅ??圖１．３超級電容器儲能機理示意圖??Ｆｉｇ．１．３?Ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．??１．２．３超級電容器電極材料研究進展??１．２．３．１碳材料??碳材料含量豐富、易制備、無毒、工作溫度范圍廣，是最早也是目前研究和??應(yīng)用最廣的超級電容器電極材料，具有成本低、比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)豐富、電??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Carbon nanotubes for supercapacitors:Consideration of cost and chemical vapor deposition techniques[J]. Chao Zheng,Weizhong Qian,Chaojie Cui,Guanghui Xu,Mengqiang Zhao,Guili Tian,Fei Wei Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China.  Journal of Natural Gas Chemistry. 2012(03)

博士論文
[1]層狀雙氫氧化物（LDHs）復(fù)合材料的構(gòu)建及光催化性能研究[D]. 黃柱堅.華南理工大學(xué) 2014
[2]基于碳納米管、層狀雙氫氧化物的聚合物納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 黃舒.復(fù)旦大學(xué) 2011
[3]層狀雙金屬氫氧化物催化生長碳基材料及其電化學(xué)性能研究[D]. 張璐.北京化工大學(xué) 2010
[4]鈷鋁雙氫氧化物層狀材料的制備、表征及電容性能研究[D]. 蘇凌浩.南京航空航天大學(xué) 2009
[5]層狀雙金屬氫氧化物及氧化物的可控制備和應(yīng)用研究[D]. 趙蕓.北京化工大學(xué) 2002

碩士論文
[1]鈷鋁雙金屬氫氧化物的制備及電容性能研究[D]. 房繼紅.浙江大學(xué) 2013
[2]納米層狀雙氫氧化物的制備及其電容性能研究[D]. 柏志君.天津大學(xué) 2008
[3]Sb/LDHs催化劑及層狀雙氫氧化物結(jié)構(gòu)記憶性研究[D]. 劉媛.南京工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：3540993