本文關(guān)鍵詞：異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的可控合成及其電化學(xué)性能

  更多相關(guān)文章： 金屬泡沫鎳基底 核殼結(jié)構(gòu) 納米復(fù)合材料 超級電容器

【摘要】：近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,能源資源的日益匱乏和人類對能源需求的不斷增加,加之環(huán)境污染日益嚴(yán)重。解決能源與環(huán)境問題最有效的方法之一就是大力發(fā)展高效、清潔的可再生能源。而納米材料作為一種新型能源材料,由于其在熱力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等方面表現(xiàn)出了許多傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)勢。特別是在能量存儲(超級電容器、鋰離子電池、太陽能電池)方面表現(xiàn)出了許多顯著的優(yōu)勢。在眾多儲能器件中,超級電容器作為最重要的儲能器件之一,因其具有工作電壓高、質(zhì)量輕、體積小、循環(huán)壽命長、充放電速度快以及環(huán)境友好等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此,在能量存儲方面有很廣闊的應(yīng)用前景。本文主要采用簡單的水熱合成方法,以金屬泡沫鎳為基底,實(shí)現(xiàn)可控合成三維鉬酸鎳包覆鈷酸鎳核殼納米線(NiCo_2O_4@NiMoO_4)、Co_3O_4@Co MoO_4納米線陣列、納米花狀NiCo_2O_4@MnMoO_4核殼結(jié)構(gòu)納米材料、普適性方法合成MCo_2O_4(M=Mn Fe NiCu Zn)納米線。同時,此類直接生長在金屬泡沫鎳基底上的納米復(fù)合材料,不僅可以直接作為電極,還可以制備超級電容器。經(jīng)電化學(xué)測試研究,發(fā)現(xiàn)此類電極具有良好的電化學(xué)性能。主要包括以下具體內(nèi)容:1、在金屬泡沫鎳基底上,成功設(shè)計(jì)合成NiCo_2O_4@NiMoO_4混合納米線用來制備非對稱超級電容器同時實(shí)現(xiàn)能量存儲,從而得到正電極,用活性炭作為負(fù)電極。具有改進(jìn)的能量存儲的組裝集成系統(tǒng)(面積比電容在電流密度60 mA-2時6.30 Fcm-2,比電容在電流密度10 mA cm-2時高達(dá)1242 F g-2),通過將電位窗口從0 V提高至1.6 V從而增強(qiáng)了其功率密度。這類柔性集成器件可能被用于智能和自供電的、可穿戴、便攜式電子產(chǎn)品中。2、通過離子交換水熱法在泡沫鎳上合成分層Co_3O_4@CoMoO_4核/殼納米線陣列。Co_3O_4納米線被具有超薄介孔的CoMoO_4納米片完全覆蓋。通過實(shí)驗(yàn)推測它的增長機(jī)制是鉬酸離子奪取Co_3O_4納米線上的部分鈷離子,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次生長。經(jīng)檢測,用其作為超級電容器的電極時,這種獨(dú)特的Co_3O_4@Co MoO_4核殼復(fù)合電極表現(xiàn)出超高的比表面積,幾乎是原始Co_3O_4電極的數(shù)倍。同時電極表現(xiàn)出較高的比電容(電流密度為1A·g-1時,比電容為1112.51 F·g-1)和出色的循環(huán)穩(wěn)定性。這兩個電活性材料的合理組合和合理的陣列配置使其具有卓越的電化學(xué)性能。3、在金屬泡沫鎳上,以簡單是水熱法合成花狀NiCo_2O_4@MnMoO_4納米材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種特殊的混合電極有較高的比電容,是傳統(tǒng)的鈷酸鎳電極的數(shù)倍。電流密度為為1 A g-1時,電極的比電容高達(dá)1118 F g-1,并且有顯著的循環(huán)穩(wěn)定性(循環(huán)5000次,電容量仍然保持在原來電容的88%)。這種卓越的電化學(xué)性質(zhì)歸因于兩種電極材料的有效結(jié)合及合理的結(jié)構(gòu)組合。4、以金屬泡沫鎳為基底,我們第一次通過離子交換的方法合成了一種獨(dú)特的層狀MCo_2O_4(M=Mn Fe NiCu Zn)納米線。其中分層的NiCo_2O_4納米線被用作超級電容器電極,這種電極在1 A g-1電流密度下具有更高的達(dá)到1165 F g-1比電容。此外,使用直流電動機(jī)可以顯示組裝對稱超級電容器的性能。結(jié)果表明分層的MCo_2O_4復(fù)合電極材料作為能源儲存設(shè)備和系統(tǒng)具有巨大的潛力。
【關(guān)鍵詞】：金屬泡沫鎳基底 核殼結(jié)構(gòu) 納米復(fù)合材料 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 納米材料的概述12-14
• 1.1.1 納米材料的基本概念12
• 1.1.2 核殼納米材料及其制備方法12-13
• 1.1.3 納米材料的應(yīng)用前景13-14
• 1.2 超級電容器的概述14-18
• 1.2.1 超級電容器的基本概念及儲能機(jī)理14-15
• 1.2.2 超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀及存在問題15-16
• 1.2.3 新型儲能電極材料的設(shè)計(jì)及制備16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 參考文獻(xiàn)19-27
• 第二章 三維鉬酸鎳包覆鈷酸鎳核殼結(jié)構(gòu)納米線的電化學(xué)能量存儲27-44
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-37
• 2.4 結(jié)論37-39
• 參考文獻(xiàn)39-44
• 第三章 離子交換法建造獨(dú)特的Co_3O_4@CoMoO_4核殼結(jié)構(gòu)用于電化學(xué)能量儲存44-60
• 3.1 引言44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-46
• 3.3 結(jié)果與討論46-55
• 3.4 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 第四章 基于高性能NiCo2O_4@MnMoO_4核殼納米花結(jié)構(gòu)在超級電容器中的應(yīng)用60-72
• 4.1 引言60-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 4.3 結(jié)果與討論62-68
• 4.4 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 第五章 一種普適性的方法合成層狀MCo_2O_4 (M= Mn Fe NiCu Zn )納米線在高性能超級電容器中的應(yīng)用72-87
• 5.1 引言72-73
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分73-74
• 5.3 結(jié)果與討論74-81
• 5.4 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 一、總結(jié)87-88
• 二、展望88-89
• 附錄：攻讀碩士研究生期間發(fā)表的論文及獲獎情況89-91
• 一、已發(fā)表及待發(fā)表論文情況89-90
• 二、專利申請情況90
• 三、獲獎情況90-91
• 致謝91

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1 唐偉家;導(dǎo)電納米復(fù)合材料[J];合成材料老化與應(yīng)用;2001年02期

2 李興田;聚酰胺6納米復(fù)合材料的新進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2001年02期

3 李淑玉;導(dǎo)電納米復(fù)合材料[J];建材工業(yè)信息;2001年10期

4 ;可溶性納米復(fù)合材料[J];技術(shù)與市場;2001年04期

5 錢紅梅,郝成偉;粘土/有機(jī)納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];皖西學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期

6 王珂,朱湛,郭炳南;聚對苯二甲酸乙二醇酯/蛭石納米復(fù)合材料的制備[J];應(yīng)用化學(xué);2003年07期

7 鐘厲,韓西;納米復(fù)合材料的研究應(yīng)用[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào);2003年03期

8 金延;納米復(fù)合材料及應(yīng)用[J];金屬功能材料;2004年06期

9 ;美國納米復(fù)合材料需求將增長[J];橡塑技術(shù)與裝備;2008年03期

10 趙中堅(jiān);王強(qiáng)華;;汽車中的納米復(fù)合材料:研究活動及商業(yè)現(xiàn)狀[J];玻璃鋼;2008年01期

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1 肖紅梅;楊洋;李元慶;鄭斌;付紹云;;功能納米復(fù)合材料研究進(jìn)展[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2008年

2 葛嶺梅;周安寧;李天良;曲建林;;礦物納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

3 馬永梅;;塑料/膨潤土納米復(fù)合材料市場應(yīng)用[A];2003年中國納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2003年

4 陳潔;徐曉楠;楊玲;;納米復(fù)合材料的阻燃研究[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

5 趙海波;徐波;王俊勝;王玉忠;;主鏈含磷阻燃共聚酯/硫酸鋇納米復(fù)合材料的研究[A];2009年中國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

6 張忠;;多級次多尺度納米復(fù)合材料力學(xué)性能研究[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學(xué)問題研討會摘要集[C];2010年

7 盧小泉;;基于納米復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感器[A];第六屆海峽兩岸分析化學(xué)會議摘要論文集[C];2010年

8 周安寧;楊伏生;曲建林;李天良;葛嶺梅;;礦物納米復(fù)合材料研究進(jìn)展[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（下卷）[C];2001年

9 上官文峰;;納米復(fù)合材料的構(gòu)筑及其光催化性能[A];納微粉體制備與應(yīng)用進(jìn)展——2002年納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2002年

10 林鴻福;;加速聚合物/粘土納米復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[A];浙江省科協(xié)學(xué)術(shù)研究報(bào)告——浙江優(yōu)勢非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用研究論文集[C];2004年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋玉春;納米復(fù)合材料能否風(fēng)行？[N];中國石化報(bào);2005年

2 李聞芝;納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化研討會將開[N];中國化工報(bào);2004年

3 李偉;汽車用上納米復(fù)合材料部件[N];中國化工報(bào);2004年

4 渤海投資 周延;武漢塑料 突破60日均線壓制[N];證券時報(bào);2004年

5 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復(fù)合材料的開發(fā)和市場[N];中國包裝報(bào);2008年

6 華凌;納米復(fù)合材料提升自充電池性能[N];中國化工報(bào);2014年

7 塑化;聚合物系納米復(fù)合材料發(fā)展前景廣闊[N];國際商報(bào);2003年

8 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復(fù)合材料的開發(fā)和包裝應(yīng)用[N];中國包裝報(bào);2008年

9 本報(bào)記者 王海霞;納米復(fù)合材料將廣泛應(yīng)用到新能源領(lǐng)域[N];中國能源報(bào);2009年

10 劉霞;高效存儲氫的納米復(fù)合材料研制成功[N];科技日報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李念武;鋰硫二次電池用碳基含硫正極材料的研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 夏雷;尼龍6及其納米復(fù)合材料的熱氧穩(wěn)定性研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 杜青青;高效熒光碳點(diǎn)合成及其功能復(fù)合材料研究[D];山東大學(xué);2015年

4 劉江濤;四種納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)和電化學(xué)傳感研究[D];西北大學(xué);2015年

5 李蘇原;SnO_2/C納米復(fù)合材料的制備及其儲鋰性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

6 郭改萍;環(huán)境友好大豆蛋白質(zhì)材料改性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

7 孫遜;新型介孔無機(jī)物/聚苯胺納米復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];蘭州大學(xué);2012年

8 卜小海;螺旋聚炔基納米復(fù)合材料的制備及其紅外輻射性能研究[D];東南大學(xué);2015年

9 劉曉艷;氧化鋅及硒化鋅基納米復(fù)合材料的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

10 宋健;基于無機(jī)納米復(fù)合材料和有機(jī)薄膜材料的生物傳感器研究[D];吉林大學(xué);2016年

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1 易華玉;納米復(fù)合材料和酶放大構(gòu)建凝血酶電化學(xué)適體傳感器的研究[D];西南大學(xué);2015年

2 于丹;BaTiO_3基介電陶瓷和納米復(fù)合材料的制備及性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 王超;PVC納米復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];河北大學(xué);2015年

4 譚麗莎;功能化磁性納米復(fù)合材料的制備及其對Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的選擇性去除研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 杜青;鋯基納米復(fù)合材料深度凈化水體中的微量重金屬[D];燕山大學(xué);2015年

6 王正奇;硫化鋅納米復(fù)合材料的制備、表征及性質(zhì)研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

7 明洪濤;TiO_2/Au核殼納米復(fù)合材料的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[D];東北師范大學(xué);2015年

8 趙元旭;多壁碳納米管/聚碳酸酯復(fù)合材料的制備與性能研究[D];鄭州大學(xué);2015年

9 孫藝銘;金/碳納米復(fù)合材料生物傳感器檢測多藥耐藥基因MDR1及其表達(dá)蛋白ABCB1的實(shí)驗(yàn)研究[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

10 陳亞;基于碳納米復(fù)合材料及β-環(huán)糊精對手性小分子識別研究[D];西南大學(xué);2015年

，

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