本文關(guān)鍵詞：釩氧化物及其復合物的水熱合成與電化學性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器具有循環(huán)壽命長、較高的能量密度和功率密度等優(yōu)點,因此在電動汽車、移動通訊、電子產(chǎn)品等領域中已經(jīng)得到廣泛的應用。對超級電容器的研究主要集中在尋找性能較好的電極材料方面。釩氧化物資源豐富,種類較多,具有良好的反應活性,適合用作超級電容器的電極材料。在眾多釩氧化物中,研究較多的是單一價態(tài)的V2O5和VO2,但是它們的循環(huán)性能較差,需要進一步改善提高。由于V2O5是n型半導體,混合價態(tài)的釩氧化物比單一價態(tài)的有更高的導電率,從而改善其循環(huán)性能。本文以V2O5粉末原料,首次以葡萄糖和MnSO_4為還原劑,利用簡單的水熱法制備了混合價態(tài)的V_(10)O_(24)·10H_2O及其復合物,并研究了它們在中性水系電解液中的電容性能。結(jié)果表明,V_(10)O_(24)·10H_2O及其復合物的電容性能明顯優(yōu)于單一價態(tài)的釩氧化物。具體結(jié)果如下:(1)首次以葡萄糖為還原劑,水熱溫度為100°C時制備得到V_(10)O_(24)·10H_2O,并研究了其在水系電解液中的電容性能。在1 M KNO3電解液中、電壓窗口為(-0.3-0.7)V下,V_(10)O_(24)·10H_2O電極的比電容為187.3 F·g-1,1000次循環(huán)后的比電容保持率92.8%。在此制備過程中,水熱溫度和還原劑的量是決定產(chǎn)物價態(tài)的關(guān)鍵因素。當水熱溫度為80°C時,得到V2O5·H2O納米帶;當水熱溫度為120°C時,得到VO2·0.7H2O納米帶;它們的電容性能特別差。當葡萄糖量為0.125 g時,反應進行的程度很小,主要成分為V2O5;葡萄糖量為0.5 g時,也得到V_(10)O_(24)·10H_2O,但其電容性能變差。因此,制備V_(10)O_(24)·10H_2O的最佳水熱溫度為100°C,最佳葡萄糖量為0.25 g。(2)為進一步改善V_(10)O_(24)·10H_2O的電容性能,以葡萄糖為還原劑水熱合成了摻雜不同比例石墨烯的V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO復合材料,并研究了其電容性能。結(jié)果表明,摻雜0.025 g石墨烯的V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO電極的電容性能好于純的V_(10)O_(24)·10H_2O電極。在1 M KNO3電解液中、電壓窗口為(-0.3-0.7)V下,V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO的最大比電容為196.3 F·g-1,1000次循環(huán)后比電容保持率為97.3%。當石墨烯的摻雜量為0.05 g,比電容明顯降低。最大比電容為157.4 F·g-1,1000次循環(huán)后比電容保持率為90.8%。因此,制備V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO的最佳石墨烯摻雜量為0.025 g。(3)首次以MnSO_4為還原劑,水熱溫度為140°C時制備得到V_(10)O_(24)·10H_2O,并研究了其在水系電解液中的電容性能。結(jié)果表明,在電壓窗口為(-0.2-0.9)V、1 M KNO3中性溶液為電解液條件下,V_(10)O_(24)·10H_2O電極展現(xiàn)出最大比電容為157.0F·g-1;1000次循環(huán)后比電容保持率為97.6%;3000次循環(huán)后比電容保持率為90.4%。與前面葡萄糖輔助制得的V_(10)O_(24)·10H_2O相比,MnSO_4輔助劑制得V_(10)O_(24)·10H_2O的比電容值稍稍小一些。綜上所述,電容性能最好的是石墨烯摻雜量為0.025 g的V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO復合材料;其次是以0.25 g葡萄糖為還原劑、水熱溫度為100°C時制備得到V_(10)O_(24)·10H_2O;較差的是以MnSO_4為還原劑、水熱溫度為140°C時制備得到V_(10)O_(24)·10H_2O。
【關(guān)鍵詞】：V_(10)O_(24)·10H_2O 水熱法 葡萄糖 MnSO_4 石墨烯
【學位授予單位】：西華師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM53;TB33
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第1章 前言10-24
• 1.1 超級電容器概述10-12
• 1.1.1 超級電容器的結(jié)構(gòu)與特點10-12
• 1.1.2 超級電容器的應用12
• 1.2 超級電容器的分類12-13
• 1.2.1 雙電層電容器和贗電容電容器12-13
• 1.2.2 對稱和非對稱超級電容器13
• 1.3 超級電容器的電極材料13-18
• 1.3.1 碳材料14-15
• 1.3.2 過渡金屬氧化物15-18
• 1.4 超級電容器的電解質(zhì)18-19
• 1.4.1 水系電解質(zhì)18
• 1.4.2 有機系電解質(zhì)18-19
• 1.4.3 離子液體電解質(zhì)19
• 1.4.4 固體電解質(zhì)19
• 1.5 電化學表征19-21
• 1.5.1 循環(huán)伏安法19-20
• 1.5.2 恒流充放電法20-21
• 1.6 本論文的選題意義及主要內(nèi)容21-24
• 1.6.1 本論文的選題意義21-22
• 1.6.2 本論文的主要內(nèi)容22-24
• 第2章 葡萄糖輔助水熱合成不同價態(tài)釩氧化物及其電容性能24-39
• 2.1 引言24-26
• 2.2 不同溫度下制備的釩氧化物及其電容性能26-33
• 2.2.1 實驗部分26-27
• 2.2.2 結(jié)果與討論27-32
• 2.2.3 本節(jié)結(jié)論32-33
• 2.3 不同葡萄糖的量制備的釩氧化物及其電容性能33-38
• 2.3.1 實驗部分33
• 2.3.2 結(jié)果與討論33-38
• 2.3.3 本節(jié)結(jié)論38
• 2.4 本章結(jié)論38-39
• 第3章 葡萄糖輔助水熱合成V_(10)O_(24)·10H_2O/rGO及其電容性能39-46
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗部分40
• 3.2.1 復合材料的制備40
• 3.2.2 復合材料的表征40
• 3.2.3 復合電極的制備40
• 3.2.4 復合電極的電化學性能測試40
• 3.3 結(jié)果與討論40-45
• 3.3.1 XRD分析40-41
• 3.3.2 SEM分析41
• 3.3.3 循環(huán)伏安測試41-42
• 3.3.4 恒流充放電測試42-45
• 3.4 結(jié)論45-46
• 第4章 MnSO_4輔助水熱合成V_(10)O_(24)·10H_2O及其電容性能46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46-47
• 4.2.1 樣品的制備46
• 4.2.2 樣品的表征46
• 4.2.3 V_(10)O_(24)·10H_2O電極制備46
• 4.2.4 V_(10)O_(24)·10H_2O電極的電化學性能測試46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-54
• 4.3.1 XRD分析47
• 4.3.2 XPS分析47-48
• 4.3.3 EDS分析48
• 4.3.4 TG分析48-49
• 4.3.5 SEM分析49
• 4.3.6 循環(huán)伏安測試49-51
• 4.3.7 恒流充放電測試51-54
• 4.4 結(jié)論54-55
• 第5章 結(jié)論與展望55-58
• 5.1 本論文的結(jié)論55-56
• 5.2 本論文工作新穎之處56
• 5.3 今后工作展望56-58
• 參考文獻58-66
• 致謝66-69
• 攻讀碩士期間研究成果69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：釩氧化物及其復合物的水熱合成與電化學性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：467131