電解電容器作為傳統(tǒng)的儲(chǔ)能器件常因其較低的能量密度而被研究者忽視,但其功率密度(107Wkg-1)遠(yuǎn)高于電池與超級(jí)電容器,若將電解電容器的能量密度提高至超級(jí)電容器的量級(jí),定會(huì)拓寬電解電容器的使用領(lǐng)域。超級(jí)電容器普遍通過(guò)構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)來(lái)提高其能量密度,鑒于電解電容器與超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理都只涉及到表面電荷,因此也可通過(guò)構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)達(dá)到增大電解電容器能量密度的目的。首先,在陽(yáng)極TiO2納米管陣列的基礎(chǔ)上,通過(guò)氨氣氣氛熱處理制備出TiN納米管陣列,并研究了不同退火工藝對(duì)TiN形貌結(jié)構(gòu)的影響。退火溫度低于800℃時(shí),TiO2納米管在氨氣氣氛中退火得到的是氮摻雜TiO2,只有退火溫度達(dá)到800℃時(shí),TiO2納米管才會(huì)與氨氣反應(yīng)生成TiN,但繼續(xù)升高退火溫度會(huì)使納米管管壁大大減薄,同時(shí)破壞納米管的管狀結(jié)構(gòu)。延長(zhǎng)保溫時(shí)間有利于提高TiN的轉(zhuǎn)化率,同時(shí)提高納米管表面的粗糙度。另外,提高升溫速率雖然有利于減少氮摻雜TiO2的生成,但過(guò)快的升溫速率不利于維持納米管的管狀結(jié)構(gòu)。其次,將TiN納米管陣列膜在含有5 wt%五硼酸胺和1 wt%硼酸的水溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化,在其表面生長(zhǎng)TiO2電介質(zhì)膜,進(jìn)而構(gòu)建TiN納...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 電解電容器
        1.2.1 納米電容器及其研究進(jìn)展
        1.2.2 電解電容器的陽(yáng)極材料及其研究進(jìn)展
        1.2.3 電介質(zhì)材料及其研究進(jìn)展
    1.3 陽(yáng)極TiO₂納米管陣列
        1.3.1 陽(yáng)極TiO₂納米管陣列的快速生長(zhǎng)
        1.3.2 基于陽(yáng)極TiO₂納米管的納米材料的制備及其研究進(jìn)展
        1.3.3 陽(yáng)極TiO₂納米管的低溫結(jié)晶技術(shù)
    1.4 TiN納米管陣列的制備
    1.5 BaTiO₃簡(jiǎn)述
    1.6 本文研究目的及研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
2 TiN納米管陣列膜的制備
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        2.1.2 陽(yáng)極TiO₂納米管陣列的制備
        2.1.3 TiN納米管陣列的制備
        2.1.4 TiO₂納米管陣列和TiN納米管陣列的表征及測(cè)試
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 恒流法快速制備陽(yáng)極TiO₂納米管
        2.2.2 退火溫度對(duì)TiN納米管形貌與性能的影響
        2.2.3 保溫時(shí)間對(duì)TiN納米管形貌與組成的影響
        2.2.4 升溫速率對(duì)TiN納米管形貌與性能的影響
    2.3 本章小結(jié)
3 TiN納米管/TiO₂/電解液結(jié)構(gòu)的納米電容器的構(gòu)建
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器
        3.1.2 TiN納米管表面TiO₂電介質(zhì)膜的制備
        3.1.3 TiO₂電介質(zhì)膜的二次氧化
        3.1.4 TiN納米管/TiO₂/電解液結(jié)構(gòu)的納米電容器的性能測(cè)試
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 陽(yáng)極氧化電壓對(duì)TiO₂電介質(zhì)膜性能的影響
        3.2.2 陽(yáng)極氧化溫度TiO₂電介質(zhì)膜性能的影響
        3.2.3 陽(yáng)極氧化時(shí)間對(duì)TiO₂電介質(zhì)膜性能的影響
        3.2.4 二次氧化對(duì)TiO₂電介質(zhì)膜性能的影響
    3.3 本章小結(jié)
4 TiN納米柱/TiO₂/電解液結(jié)構(gòu)的納米電容器的構(gòu)建
    4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        4.1.2 TiN納米柱陣列的制備
        4.1.3 TiO₂納米柱陣列膜的結(jié)構(gòu)表征
        4.1.4 TiN納米柱陣列膜的結(jié)構(gòu)及性能表征
        4.1.5 TiN納米柱/TiO₂/電解液結(jié)構(gòu)的納米電容器的性能測(cè)試
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 水熱固-氣反應(yīng)時(shí)間對(duì)TiO₂納米管形貌結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 TiN納米柱的形貌結(jié)構(gòu)與性能研究
        4.2.3 TiN納米柱表面的TiO₂電介質(zhì)膜的制備及其介電性能研究
    4.3 本章小結(jié)
5 Ti納米柱/BaTiO₃/電解液結(jié)構(gòu)的納米電容器的構(gòu)建
    5.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        5.1.2 水熱法制備BaTiO₃電介質(zhì)膜
        5.1.3 BaTiO₃電介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)及介電性能表征
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 堿濃度對(duì)BaTiO₃介電性能的影響
        5.2.2 水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)BaTiO₃介電性能的影響
        5.2.3 BaTiO₃電介質(zhì)膜的極限工作電壓測(cè)試
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要工作與結(jié)論
    6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3806127