本文關(guān)鍵詞：鈷基化合物納米棒陣列的制備及其贗電容性能

  更多相關(guān)文章： 鈷基化合物 納米棒陣列 分級結(jié)構(gòu) 核殼結(jié)構(gòu) 電容器

【摘要】：盡管金屬化合物(金屬氧化物／硫化物／氫氧化物等)材料具有較高的理論能量密度。但是,這類材料較差的導(dǎo)電性導(dǎo)致電極界面電活性低,在高倍率充放電,特別是高活性物質(zhì)負(fù)載量情況下,高能量密度的獲得是以犧牲其功率密度來實現(xiàn)的。同時,金屬化合物基電極材料在長時間的法拉第電化學(xué)反應(yīng)過程中導(dǎo)致物理化學(xué)性能的改變(結(jié)構(gòu)改變、不可逆產(chǎn)物的產(chǎn)生等),循環(huán)性能較差。為解決電極材料負(fù)載量較低及電極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定差這兩大問題,采用利于電荷傳輸?shù)募{米片、介孔結(jié)構(gòu)、空心結(jié)構(gòu)等作為殼層,與導(dǎo)電性良好的分級結(jié)構(gòu)有效復(fù)合,設(shè)計成核殼結(jié)構(gòu)的納米棒陣列結(jié)構(gòu),不僅可以提高電極材料負(fù)載量,還可以增強(qiáng)納米棒陣列電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本論文的主要研究內(nèi)容如下：1)利用水熱法制備前驅(qū)物納米陣列,經(jīng)過后續(xù)煅燒處理形成Cu0.27Co2.73O4納米棒陣列,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測試。以Cu離子實現(xiàn)了對Co3O4晶格的摻雜,形成尺寸均勻,具有多憶結(jié)構(gòu)的Cu0.27Co2.73O4納米棒陣列。組成Cu0.27Co2.73O4內(nèi)米棒的納米顆粒間及納米棒陣列間所形成的孔道結(jié)構(gòu)與空隙,為電解液離子自由進(jìn)出電極材料提供了良好的通道,降低電化學(xué)阻抗,提高電極材料利用率。在維持較小電壓降的條件下,Cu離子的摻雜使電極電壓窗口提高到0～0.55V,提高率為22%。同時,Cu0.27Co2.73O4納米棒陣列表現(xiàn)出較高的面積比容量,在電流密度為8.8 mA·cm-2的條件下,循環(huán)3000圈,容量可維持在2 F.cm-2。2)以Cu0.27Co2.73O4內(nèi)米棒陣列為模板,負(fù)載納米碳層。經(jīng)過水熱過程處理將納米碳層轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2殼層,形成Cu0.27Co2.73O4/MnO2復(fù)合納米棒陣列。對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測試。由納米片之間相互搭接形成的分級結(jié)構(gòu)Mn02殼層與Cu0.27Co2.73O4納米棒很好地復(fù)合,產(chǎn)生協(xié)同作用。在增加電極材料活性物質(zhì)負(fù)載量的同時,Cu0.27Co2.73O4/MnO2納米陣列的獨特結(jié)構(gòu)利于電解液離子自由進(jìn)出而降低電化學(xué)阻抗,提高電極材料的利用率,增強(qiáng)電極材料法拉第反應(yīng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。Cuo.27Co2.73O4/MnO2在電流密度為18.6 mA·cm-2的條件下,穩(wěn)定循環(huán)3000圈,容量維持在4 F·cm-2。循環(huán)容量比Cu0.27Co2.73O4的高一倍,并且循環(huán)穩(wěn)定性、持久性優(yōu)于Cu0.27Co2.73O4。3)利用水熱法,原位合成Co9S8納米棒陣列。以Co9S8為模板,利用其與KMnO4之間的氧化還原反應(yīng)形成MnO2初始層,通過后續(xù)水熱過程處理形成MnO2殼層。對Co9S8/MnO2復(fù)合陣列進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測試。Co9S8較高的電子傳導(dǎo)性以及電化學(xué)活性是Co9S8/MnO2復(fù)合陣列獲得優(yōu)異電化學(xué)性能的前提。Mn02初始層增強(qiáng)了Co9S8和Mn02之間的化學(xué)結(jié)合力。由納米片搭接而成的分級結(jié)構(gòu)MnO2層有利于改善電解液離子與電極材料的接觸,降低了電化學(xué)阻抗,提高了電極材料的利用率,增加了Co9S8/MnO2復(fù)合納米陣列的容量。5000圈的循環(huán)后,Co9S8/MnO2復(fù)合納米陣列容量接近1100 F·g-1,且循環(huán)穩(wěn)定性以及持久性較好。
【關(guān)鍵詞】：鈷基化合物 納米棒陣列 分級結(jié)構(gòu) 核殼結(jié)構(gòu) 電容器
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 前言13-14
• 1.2 超級電容器簡介14-15
• 1.3 超級電容器的分類15-17
• 1.3.1 雙電層電容器15-16
• 1.3.2 電化學(xué)電容器16-17
• 1.4 研究現(xiàn)狀17-27
• 1.4.1 超級電容器雙電層模型研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4.2 超級電容器電極材料研究現(xiàn)狀20-27
• 1.5 本課題研究內(nèi)容27-29
• 第二章 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4納米棒陣列的制備及其贗電容性能29-45
• 2.1 前言29-30
• 2.2 實驗部分30-33
• 2.2.1 實驗試劑與儀器30-31
• 2.2.2 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4納米陣列制備31-33
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)表征33
• 2.2.4 電化學(xué)測試33
• 2.3 實驗結(jié)果與討論33-42
• 2.3.1 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4納米陣列結(jié)構(gòu)表征33-38
• 2.3.2 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4納米陣列電化學(xué)測試38-42
• 2.4 本章小結(jié)42-45
• 第三章 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4/MnO_2復(fù)合納米棒陣列的制備及其贗電容性能45-59
• 3.1 前言45-46
• 3.2 實驗部分46-49
• 3.2.1 實驗試劑與儀器46-47
• 3.2.2 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4/MnO_2復(fù)合納米陣列制備47-48
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)表征48
• 3.2.4 電化學(xué)測試48-49
• 3.3 實驗結(jié)果與討論49-58
• 3.3.1 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4/MnO_2復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)表征49-52
• 3.3.2 Cu_(0.27)Co_(2.73)O_4/MnO_2復(fù)合納米陣列電化學(xué)測試52-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 Co_9S_8/MnO_2復(fù)合納米棒陣列的制備及其贗電容性能59-75
• 4.1 前言59-60
• 4.2 實驗部分60-63
• 4.2.1 實驗試劑與儀器60-61
• 4.2.2 Co_9S_8/MnO_2復(fù)合納米陣列制備61-62
• 4.2.3 結(jié)構(gòu)表征62
• 4.2.4 電化學(xué)測試62-63
• 4.3 實驗結(jié)果與討論63-73
• 4.3.1 Co_9S_8/MnO_2復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)表征63-68
• 4.3.2 Co_9S_8/MnO_2復(fù)合納米陣列電化學(xué)測試68-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第五章 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-85
• 致謝85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目87
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲獎情況87-88
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表88

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏飛;張強(qiáng);騫偉中;徐光輝;項榮;溫倩;王W，

本文編號：805820