本文關(guān)鍵詞：多孔碳與石墨烯基鈷鎳雙金屬的合成及其儲能性能研究

  更多相關(guān)文章： 超級電容器 3D分級多孔碳 原位熔鹽模板 生物質(zhì)棕櫚殼 鈷鎳雙金屬

【摘要】：非清潔能源的大量使用,導(dǎo)致了嚴(yán)重的氣候和環(huán)境問題。氣候變暖、環(huán)境破壞和污染已經(jīng)成為人類發(fā)展過程中亟待解決的問題。氣候與環(huán)境問題直接關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展問題。環(huán)保能源有助于創(chuàng)造一個可持續(xù)發(fā)展的未來。能源短缺、匱乏,環(huán)境破壞與環(huán)境污染以及厄爾尼諾等氣候問題開始不斷吸引全世界的關(guān)注和目光。促使人們找到輕便、環(huán)保、成本低的有效途徑以解決這些問題。這些研究的一個重要方面是合成一系列功能材料,可用于解決許多的與當(dāng)前和未來的發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)的挑戰(zhàn)。例如,生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為碳材料作為替代能源。碳材料是解決許多實際問題的理想材料(如環(huán)境污染和溫室效應(yīng)),然而碳材料通常需要繁瑣的合成方法且成本高,不利于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,這些缺點限制了碳材料的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化。因此,為了提高材料的比電容,還選用了金屬與碳復(fù)合的材料。金屬硫化物能夠產(chǎn)生贗電容,繼而不斷提升超電性能。本論文主要研究以下幾方面內(nèi)容:1.以生物質(zhì)廢棄物棕櫚殼為原料,通過原位熔融鹽模板的方法制備出具有3D結(jié)構(gòu)的多孔碳,獨特的結(jié)構(gòu)賦予了多孔碳優(yōu)異的電容性能,將其用于超級電容器電極材料的研究,表現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。2.以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑,通過溶劑熱的方法制備特殊形貌的NiCo_2S_4/RGO-C復(fù)合物。對制備的NiCo_2S_4/RGO-C復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,它是一種表面包覆碳的鈷鎳雙金屬硫化物生長在RGO上的結(jié)構(gòu)。將其與電化學(xué)測試相結(jié)合,研究復(fù)合物的超電性能。這種特殊的片層自組裝結(jié)構(gòu)顯示出優(yōu)異的超電性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。3.以六次甲基四胺(HMT)為表面活性劑,采用溶劑熱的方法制備出石墨烯基NiCo_2S_4復(fù)合材料。探究了微觀結(jié)構(gòu)對其性能的影響,它是一種包覆碳的NiCo_2S_4小粒子均勻地長在RGO的片層上,有效激活了電子傳遞效率。這種獨特的微觀結(jié)構(gòu)能有效提高材料的比電容以及大電流密度下的充放電循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 3D分級多孔碳 原位熔鹽模板 生物質(zhì)棕櫚殼 鈷鎳雙金屬
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 超級電容器概述10-15
• 1.2.1 超級電容器的結(jié)構(gòu)與工作原理11-14
• 1.2.2 超級電容器的特點14
• 1.2.3 超級電容器的應(yīng)用與發(fā)展前景14-15
• 1.3 超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 碳基電極材料15-19
• 1.3.2 過渡金屬氧/硫化物電極材料19-20
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物電極材料20
• 1.4 超級電容器的研究進(jìn)展20
• 1.5 選題依據(jù)20-21
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容21-22
• 第2章 實驗材料及表征方法22-25
• 2.1 實驗試劑22-23
• 2.2 實驗儀器23
• 2.3 表征方法23-24
• 2.3.1 X射線衍射光譜 (XRD)23
• 2.3.2 拉曼光譜（Raman）23
• 2.3.3 N_2吸附-脫附等溫線的測定 (BET)23-24
• 2.3.4 X射線光電子能譜 (XPS)24
• 2.3.5 掃描電子顯微鏡 (SEM)24
• 2.3.6 透射電子顯微鏡 (TEM)24
• 2.4 電化學(xué)測試24-25
• 2.4.1 循環(huán)伏安測試（CV）24
• 2.4.2 恒電流充放電測試（GCD）24
• 2.4.3 交流阻抗測試（EIS）24-25
• 第3章 多孔碳的合成及其電化學(xué)性能研究25-38
• 3.1 引言25-26
• 3.2 實驗部分26-28
• 3.2.1 原位熔鹽模板法制備 3D多孔碳26-27
• 3.2.2 超級電容器性能測試27-28
• 3.3 實驗結(jié)果與討論28-37
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)表征28-33
• 3.3.2 電化學(xué)性能33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4 章以PVP為表面活性劑合成石墨烯基鈷鎳雙金屬及其電化學(xué)性能研究38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 實驗部分38-39
• 4.2.1 以PVP為表面活性劑制備NiCo_2S_4/RGO-C復(fù)合材料38-39
• 4.2.2 超級電容器性能測試39
• 4.3 實驗結(jié)果與討論39-47
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)表征39-44
• 4.3.2 電化學(xué)性能44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5 章以HMT為表面活性劑合成石墨烯基鈷鎳雙金屬及其電化學(xué)性能研究48-57
• 5.1 引言48
• 5.2 實驗部分48-49
• 5.2.1 以HMT為表面活性劑制備NiCo_2S_4/RGO-C復(fù)合材料48-49
• 5.2.2 超級電容器性能測試49
• 5.3 實驗結(jié)果與討論49-56
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)表征49-54
• 5.3.2 電化學(xué)性能54-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及申請的專利情況68-69

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本文編號：651982