超級電容器作為一種新型電化學儲能器件。它以充放電速度快、功率密度高、環(huán)境友好和循環(huán)使用壽命長而穩(wěn)定等優(yōu)點引起人們的廣泛關(guān)注。但其低的能量密度極大得限制了它的廣泛應(yīng)用。超級電容器的能量密度主要取決于電極材料的比電容和工作電壓窗口大小。本論文主要從提高電極材料的比電容角度出發(fā),通過原位復合協(xié)同技術(shù),以二維層狀材料(石墨烯和硫化鉬)為基底材料,制備復合電極材料應(yīng)用于超級電容器。通過優(yōu)化材料的結(jié)構(gòu),調(diào)控材料的元素組成和價態(tài),以提高電極材料的比電容,進而增強超級電容器的電化學性能。具體研究如下:首先,采用生物質(zhì)材料明膠和氧化石墨烯為原料,用溶劑化揮發(fā)/納米級碳酸鈣模板/KOH活化三種方法協(xié)同制備了氮摻雜分級多孔碳材料(NHPC)。該NHPC有大的比表面積(SBET=1091m2 g^-1),表現(xiàn)既有出的電容行為同時具備雙電層電容和贗電容電化學特性。在三電極測試體系中,當充放電速度為0.5 A g^-1時,NHPC電極的比電容有234 F g^-1。基于NHPC制備的對稱型超級電容器也表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,5000次循環(huán)后,比電容仍能保...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展歷史
        1.2.2 超級電容器的工作原理及分類
        1.2.3 超級電容器的常用性能表征
    1.3 超級電容器電極材料的研究進展
        1.3.1 雙電層超級電容器電極材料
        1.3.2 贗電容超級電容器電極材料
    1.4 本論文研究內(nèi)容和創(chuàng)新性
第2章 氮摻雜分級多孔碳材料用于超級電容器性能提高
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料及試劑
        2.2.2 實驗儀器及表征手段
        2.2.3 氮摻雜分級多孔碳材料(NHPC)的制備
        2.2.4 基于NHPC材料三電極及其對稱型超級電容的制備
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 氮摻雜分級多孔碳材料(NHPC)的結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 氮摻雜分級多孔碳材料(NHPC)的電化學性能
    2.4 本章小結(jié)
第3章 聚多巴胺“膠”修飾氧化石墨烯與碳納米管應(yīng)用柔性超級電容器
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料及試劑
        3.2.2 實驗儀器及表征手段
        3.2.3 氧化石墨烯(GO)的合成
        3.2.4 GO/CNT-NH₂/PDA的制備
        3.2.5 rGO/CNT-NH₂/PDA(GCP)氣凝膠的制備
        3.2.6 GCP電極超級電容器測試
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 GCP復合材料的結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 GCP復合材料的電化學性能
        3.3.3 GCP復合材料的電荷存儲機制
    3.4 本章小結(jié)
第4章 聚苯胺共價鍵修飾二硫化鉬納米片用于高倍率性能超級電容器
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料及試劑
        4.2.2 實驗儀器及表征手段
        4.2.3 硫化鉬的剝離
        4.2.4 4-氨基苯重氮鹽的制備
        4.2.5 氨基化硫化鉬的制備
        4.2.6 氨基化硫化鉬/聚苯胺納米片的制備
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 氨基化硫化鉬/聚苯胺納米片的結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 氨基化硫化鉬/聚苯胺納米片的電化學性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3872220