超級電容器（supercapacitor）作為一種新型儲能材料,其具備高功率密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性等特點受到了人們的廣泛關注。但其相對較低的能量密度阻礙了其商業(yè)化進展。為此,尋找新型電極材料已成為重中之重。金屬有機骨架化合物（Metal-Organic Frameworks,MOFs）作為一種新型的晶態(tài)材料,其具有較大的比表面積,有序的晶體結構,豐富的金屬離子中心和易于合成等特點。相較于傳統(tǒng)電容器材料,其特有的大量貫通的孔道有利于離子的傳輸;豐富的活性組分有利于電能的轉化;高度有序的晶體結構避免了活性物質的聚集,使之有巨大的潛力成為超級電容器的電極材料。本論文從MOFs材料出發(fā),設計合成一系列MOFs材料,并將其作為超級電容器的電極材料。主要研究內容如下:（1）通過使用富含氮原子和氧原子的H₂PIA配體,采用溶劑熱法分別制備出三種具有相同二維層狀堆疊結構的Mn-MOF,Co-MOF和Ni-MOF,利用單晶衍射解析了其晶體結構,二維層狀結構的MOFs與傳統(tǒng)的三維結構的MOFs相比,能極大地提升電荷和離子的轉移能力,因此可將其用做超級電容器的電極材料。通過電化學性能測... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.2 超級電容器的簡介
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展歷史
        1.2.2 超級電容器的儲能原理
        1.2.3 超級電容器的電極材料
    1.3 金屬有機骨架化合物
        1.3.1 常見MOFs材料的分類
    1.4 MOFs在儲能方面的應用
        1.4.1 MOFs材料在超級電容器領域的應用
    1.5 研究意義和研究內容
    參考文獻
第二章 系列過渡金屬2D-MOFs的合成及其電容性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
    2.3 三種MOFs的形貌、結構表征
        2.3.1 三種MOFs的宏觀形貌
        2.3.2 Ni-MOF的結構解析
        2.3.3 三種MOFs的 PXRD及紅外分析
        2.3.4 三種MOFs的熱穩(wěn)定性
        2.3.5 三種MOFs的N2吸附/脫附曲線
        2.3.6 三種MOFs的 SEM及元素分布圖
    2.4 三電極體系下的電化學測試
    2.5 本章小結
    參考文獻
第三章 過渡金屬2D-MOFs的改性及其電容性能的研究
    3.1 引言
    3.2 Co-MOF/NF材料的制備及其電性能研究
        3.2.1 實驗部分
        3.2.2 Co-MOF/NF復合物的結構表征
        3.2.3 Co-MOF/NF的 SEM及元素分布分析
        3.2.4 三電極體系下的電化學測試
    3.3 Doped-MOFs材料的制備及其化學性能的研究
        3.3.1 實驗部分
        3.3.2 Cu-doped-Ni-MOF復合物的結構表征
        3.3.3 復合物的PXRD及紅外分析
        3.3.4 Cu-doped-Ni-MOF復合物的元素分布分析
        3.3.5 Cu-doped-Ni-MOF復合物的XPS分析
        3.3.6 三電極體系下的電化學測試
    3.4 本章小結
    參考文獻
第四章 2D功能化Ce-MOF的剝層及其電容性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 Ce-MOF的基本性質
        4.3.1 Ce-MOF的宏觀形貌
        4.3.2 Ce-MOF的晶體結構分析
        4.3.3 Ce-MOF的 PXRD及紅外分析
    4.4 Ni@Ce-MOF復合材料的基本性質
        4.4.1 復合材料Ni@Ce-MOF的結構分析
        4.4.2 復合材料Ni@Ce-MOF的 XPS分析
        4.4.3 復合材料Ni@Ce-MOF的 SEM及元素分布分析
        4.4.4空白對照實驗
        4.4.5 復合材料Ni@Ce-MOF的 TEM照片
        4.4.6 復合材料Ni@Ce-MOF的熱穩(wěn)定性
    4.5 Ce-MOF與復合物Ni@Ce-MOF的電化學性質
    4.6 Ni@Ce-MOF//AC非對稱電極電化學性能分析
    4.7 本章小結
    參考文獻
第五章 結論與展望
附錄1
附錄2
    一、實驗試劑
    二、電極材料的制備
    三、儀器及表征方法
    四、電化學分析
    五、相關公式
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Metal-organic framework nanosheets: a class of glamorous low-dimensional materials with distinct structural and chemical natures[J]. Yuan Peng,Weishen Yang.  Science China（Chemistry）. 2019(12)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文編號：3672984