超級電容器具有高能量密度、充放電效率高、大功率、長的循環(huán)壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于電動汽車、能源、航空航天和國防科技等領(lǐng)域,因此已成為近年來科研領(lǐng)域的一個研究熱點。本文以陽極氧化法制備的TiO2納米管有序陣列(TNTAs)為基底材料,于不同的電解液體系中進行了NiO納米顆粒的負(fù)載,實現(xiàn)NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備,通過XRD、SEM、EDS、XPS等對NiO/TiO2樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌、化學(xué)成分等進行表征與分析,并通過循環(huán)伏安測試和恒流充放電測試研究了該復(fù)合結(jié)構(gòu)的電容性能。本論文內(nèi)容主要如下：(1)將TNTAs薄膜經(jīng)過退火后作為基底材料,通過一組正交實驗,采用三因素、五水平正交試驗,研究了沉積電壓、時間和電解液溫度與制備的NiO/TiO2樣品形貌及其電化學(xué)性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明：沉積電壓、時間和電解液溫度均對其形貌有極大影響,且對其電化學(xué)性能也有較大影響。在-0.7V、50℃、400s的條件下制備的NiO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能是最好的,其比電容值在充放電電流密度為0.1 A.g-1時可以達(dá)到11.36 F·g-1,且當(dāng)NiO納米顆粒的量較少、顆粒尺寸較大時都會...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器工作原理及分類
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 贗電容器
    1.3 超級電容器的特點及應(yīng)其用
    1.4 超級電容器的電極材料
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 過渡族金屬氧化物材料
        1.4.3 導(dǎo)電聚合物材料
    1.5 NiO電極材料的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 NiO的晶體結(jié)構(gòu)
        1.5.2 NiO電極材料的電化學(xué)反應(yīng)機理
        1.5.3 納米NiO的制備方法
    1.6 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)在超級電容器中的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.6.1 TiO₂納米管在超級電容器中的應(yīng)用
        1.6.2 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)在超電容中的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.7 課題研究意義及主要內(nèi)容
第二章 實驗方案及表征方法
    2.1 實驗內(nèi)容及技術(shù)路線
        2.1.1 實驗主要研究內(nèi)容
        2.1.2 技術(shù)路線
    2.2 實驗試劑與儀器
        2.2.1 實驗試劑及實驗材料
        2.2.2 實驗儀器
    2.3 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備
    2.4 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的表征及性能測試方法
        2.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)分析
        2.4.2 X射線衍射(XRD)分析
        2.4.3 能譜定量分析(EDS)
        2.4.4 X射線光電子能譜儀(XPS)
    2.5 NiO/TiO₂試樣電化學(xué)性能測試方法及原理
        2.5.1 電化學(xué)性能測試實驗裝置
        2.5.2 循環(huán)伏安測試方法及其原理
        2.5.3 恒流充放電測試方法及其原理
第三章 電沉積法制備NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)及其電容性能研究
    3.1 引言
    3.2 電沉積法制備NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的原理
    3.3 實驗部分
        3.3.1 實驗試劑和儀器
        3.3.2 TiO₂有序納米管陣列薄膜的制備
        3.3.3 電沉積法制備NiO/TiO₂納米復(fù)合結(jié)構(gòu)
        3.3.4 電化學(xué)沉積制備的NiO/TiO₂試樣的物理表征
        3.3.5 電化學(xué)沉積制備的NiO/TiO₂試樣的電化學(xué)性能測試
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 電沉積試樣的表面形貌(FESEM)分析
        3.4.2 電沉積試樣X射線衍射(XRD)分析
        3.4.3 X光電子能譜(XPS)分析
        3.4.4 循環(huán)伏安測試
        3.4.5 恒流充放電測試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 化學(xué)浸漬法制備NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)及其電容性能研究
    4.1 引言
    4.2 化學(xué)浸漬法原理
    4.3 實驗部分
        4.3.1 實驗試劑和實驗儀器
        4.3.2 TiO₂有序納米管陣列薄膜的制備
        4.3.3 化學(xué)浸漬法制備NiO/TiO₂納米復(fù)合結(jié)構(gòu)
        4.3.4 化學(xué)浸漬法制備的NiO/TiO₂試樣的電化學(xué)性能測試
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 NiO/TiO₂試樣的晶體結(jié)構(gòu)分析
        4.4.2 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面形貌(FESEM)表征
        4.4.3 樣品的循環(huán)伏安測試
        4.4.4 樣品的恒流充放電測試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 化學(xué)浴法制備NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)及其電容性能研究
    5.1 引言
    5.2 化學(xué)浴沉積法原理
    5.3 實驗部分
        5.3.1 TiO₂有序納米管陣列薄膜的制備
        5.3.2 化學(xué)浴沉積法制備NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)
        5.3.3 化學(xué)浴法制備的NiO/TiO₂試樣的電化學(xué)性能測試
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 XRD分析
        5.4.2 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌分析
        5.4.3 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的循環(huán)伏安性能
        5.4.4 NiO/TiO₂復(fù)合結(jié)構(gòu)的恒流充放電性能
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
碩士期間發(fā)表論文和申請專利情況



本文編號：3788539