超級電容器作為一種新型儲能裝置,尤其碳材料超級電容器具有充放電速率快、倍率性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好、高低溫穩(wěn)定性好及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛研究。對碳材料進(jìn)行雜原子摻雜是提升其比容量的一種簡便而有效的手段,其中用氮原子對碳材料進(jìn)行摻雜,可有效提升其比容量而不影響碳材料的本征特性。本論文著重以合成高性能的氮摻雜碳材料為目標(biāo),使用簡單的制備方法成功制備了氮摻雜碳基微球電極材料,探討材料中摻雜氮的化學(xué)狀態(tài)與電化學(xué)性能之間的構(gòu)效關(guān)系,具體內(nèi)容如下:1.基于聚合物單體投料摩爾比（氮/氟=7:1、3:1、1:1和1:3）,采用簡單的一步水熱合成法及某一特定溫度下的熱處理,成功制備出不同氮摻雜的碳基微球電極材料,實(shí)現(xiàn)對其中摻雜氮的化學(xué)狀態(tài)及含量的調(diào)控,并研究其對電化學(xué)性能的影響。經(jīng)過測試可知,聚合物單體氮/氟投料摩爾比為3:1的氮摻雜碳材料只含有吡啶狀態(tài)N和吡咯狀態(tài)N,且總有效氮含量最高,這些摻雜的N有效地提升了本碳材料的電容性能,使其質(zhì)量比容量達(dá)到最大,在電流密度為0.5 A g^-1的充放電測試中具有250 F g^-1的高比容量。2.通過對上述所優(yōu)化的碳材料... 

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電化學(xué)超級電容器的介紹
        1.2.1 超級電容器的工作原理及分類
        1.2.2 超級電容器的特點(diǎn)
        1.2.3 超級電容器的結(jié)構(gòu)
    1.3 碳材料超級電容性能的影響因素
        1.3.1 比表面積
        1.3.2 孔徑分布
        1.3.3 表面狀況
        1.3.4 導(dǎo)電性
    1.4 雜原子摻雜碳材料
    1.5 本文的研究意義、研究思路及研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和材料
        2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.3 結(jié)構(gòu)及性能表征
        2.3.1 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.3.3 熱重分析技術(shù)(TGA)
        2.3.4 X射線衍射技術(shù)(XRD)
        2.3.5 拉曼光譜(Raman)
        2.3.6 氮?dú)馕矫摳綄?shí)驗(yàn)
        2.3.7 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 電極材料的制備及電化學(xué)性能分析
        2.4.1 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.2 交流阻抗測試(AC impedance)
        2.4.3 恒流充放電(GCD)測試
第3章 不同化學(xué)狀態(tài)氮原子摻雜碳基微球的制備及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 不同化學(xué)狀態(tài)氮摻雜碳基微球的合成
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料的形貌及元素分布
        3.3.2 化學(xué)狀態(tài)分析
        3.3.3 不同化學(xué)狀態(tài)氮摻雜碳基微球的電化學(xué)性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 不同溫度處理制備氮摻雜碳基微球及電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 不同碳化溫度處理制備氮摻雜碳基微球
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料的形貌及結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 電化學(xué)性能測試
        4.3.4 a-NCMs(800)材料物理表征及分析
        4.3.5 a-NCMs(800)材料電化學(xué)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級電容器的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 黃曉斌,張熊,韋統(tǒng)振,齊智平,馬衍偉.  電工電能新技術(shù). 2017(11)
[2]雙電層電容器儲能機(jī)理研究概述[J]. 向宇,曹高萍.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2016(06)
[3]超級電容器及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 吳俊杰,周舟,查方林,何鐵祥,馮兵.  電源技術(shù). 2016(10)
[4]超級電容器及其在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 王超,蘇偉,鐘國彬,魏增福,徐凱琪.  廣東電力. 2015(12)
[5]超級電容器簡介[J]. 范美青.  科技展望. 2015(33)
[6]超級電容器用活性炭電極材料研究進(jìn)展[J]. 侯敏,鄧先倫,孫康,肖鳳龍,楊華.  生物質(zhì)化學(xué)工程. 2015(03)
[7]超級電容器及其在新能源汽車中的應(yīng)用[J]. 李玉鵬,周時國,杜穎穎.  客車技術(shù)與研究. 2014(02)
[8]電化學(xué)應(yīng)用（Ⅱ）——電化學(xué)電容器的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 吳旭冉,賈志軍,馬洪運(yùn),廖斯達(dá),王保國.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2013(06)
[9]超級電容器迅猛發(fā)展商機(jī)無限[J]. 于凌宇,馮玉萍.  中國電子商情(基礎(chǔ)電子). 2008(09)
[10]大功率超級電容器的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 王然,苗小麗.  電池工業(yè). 2008(03)



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