本文關(guān)鍵詞：鉬基超級電容器電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：由于傳統(tǒng)化石燃料的消耗和石油資源的日益短缺,以及化石燃料的燃燒帶來的環(huán)境問題,在未來幾年不可再生資源的利用將會大幅度的下降,選擇可再生能源,開發(fā)環(huán)境友好型的新的能量轉(zhuǎn)換和存儲設(shè)備非常重要。超級電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子電池之間的新型能量轉(zhuǎn)換及存儲設(shè)備,具有快速充放電、循環(huán)壽命長、原料豐富、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛關(guān)注和研究,而電極材料是影響超級電容器電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素。其中鉬基電極材料由于具有特殊的結(jié)構(gòu)、原料豐富、較高的理論比電容、易制備、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn),是超級電容器領(lǐng)域使用較多的電極材料,但其循環(huán)性能差、研究的比電容與理論值還相差很多。本論文主要以提高比電容為出發(fā)點(diǎn),通過與金屬復(fù)合物摻雜的方法,以Co3O_4、NiMoO_4、FeS_2為研究對象,制備了鉬基復(fù)合電極材料。通過XRD、SEM等表征手段對其形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,通過循環(huán)伏安、交流阻抗、恒電流充放電等測試方法考察了其復(fù)合物電極材料的電化學(xué)性能,為鉬基電極材料的發(fā)展進(jìn)行了有益探索。主要研究內(nèi)容如下:(1)采用水熱法制備了Co3O_4電極材料,又用電化學(xué)沉積法在Co3O_4表面負(fù)載MoO2,制備了Co3O_4@MoO2納米復(fù)合材料。電化學(xué)測試表明,Co3O_4@MoO2納米復(fù)合材料的比電容大于單一的MoO2和Co3O_4的電容量。交流阻抗圖顯示MoO2與Co3O_4形成復(fù)合材料后,導(dǎo)電性大大提高,內(nèi)阻減小,循環(huán)性能測試表明Co3O_4@MoO2經(jīng)過1000次循環(huán)之后電容仍能維持到原電容的83%。還考察了沉積時(shí)不同的電流制備的Co3O_4@MoO2納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能以及Al摻雜對制備的Co3O_4@MoO2納米復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響。(2)采用水熱法制備了NiMoO_4納米材料,又用電化學(xué)沉積法在NiMoO_4納米材料上負(fù)載Ni(OH)_2,成功制備了NiMoO_4@Ni(OH)_2納米復(fù)合材料。首先,考察了不同水熱時(shí)間制得的NiMoO_4的電化學(xué)性能,經(jīng)過電化學(xué)測試得出水熱時(shí)間為1 h制得的NiMoO_4電化學(xué)性能較好。又通過考察不同電沉積時(shí)間得到的NiMoO_4@Ni(OH)_2納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能,得出沉積時(shí)間為30 min制得的復(fù)合材料具有較高的比電容,且電容高于單一的NiMoO_4納米材料,循環(huán)性能測試表明NiMoO_4@Ni(OH)_2經(jīng)過200次循環(huán)之后比電容保持率為64%。將得到的NiMoO_4@Ni(OH)_2納米復(fù)合材料煅燒得到NiMoO_4@NiO,電化學(xué)測試表明負(fù)載過NiO之后其電容也比單一的NiMoO_4高。(3)關(guān)于FeS_2在超級電容器的報(bào)道還很少,本論文用水熱法成功制備了Mo摻雜FeS_2復(fù)合納米材料,通過不同的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物的配比制備出不同性能的Mo摻雜FeS_2。通過電化學(xué)測試得到水熱反應(yīng)為160℃、24 h且FeSO_4·7H2O和NiMoO_4·4H2O的摩爾比為10:3時(shí),Mo摻雜FeS_2電化學(xué)性能較好,電容最大為542.5F g-1,高于單一的FeS_2(322.14 F g-1)。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 鉬基復(fù)合電極材料 水熱法 電沉積法 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM53
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 引言12-13
• 1.2 超級電容器的概述13-18
• 1.2.1 超級電容器的分類及工作原理13-14
• 1.2.2 超級電容器的結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)14-18
• 1.2.3 超級電容器的應(yīng)用及發(fā)展前景18
• 1.3 超級電容器電極材料的研究進(jìn)展18-25
• 1.3.1 電極材料的主要制備方法18-19
• 1.3.2 電極材料的分類19-22
• 1.3.3 鉬基電極材料研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4 本論文的選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容25-26
• 1.4.1 選題依據(jù)25-26
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容26
• 1.5 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)26-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器以及表征方法28-34
• 2.1 主要試劑與儀器28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑28-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及主要儀器29
• 2.2 電極的制備29
• 2.3 電極材料形貌結(jié)構(gòu)的表征29-30
• 2.3.1 X射線表征（XRD）29-30
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡表征（SEM）30
• 2.4 電極材料電化學(xué)性能的表征30-32
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置30-31
• 2.4.2 循環(huán)伏安測試法（CV）31
• 2.4.3 恒電流充放電測試法（CP）31
• 2.4.4 交流阻抗測試法（EIS）31-32
• 2.4.5 循環(huán)性能測試32
• 2.5 小結(jié)32-34
• 第三章 Co_3O_4@MoO_2復(fù)合納米陣列的合成與研究34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-36
• 3.2.1 Co_3O_4@MoO_2復(fù)合材料的合成34-35
• 3.2.2 材料的電化學(xué)性能測試35-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-47
• 3.3.1 電極材料的XRD表征36-37
• 3.3.2 電極材料的SEM表征37
• 3.3.3 Co_3O_4@MoO_2復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試37-44
• 3.3.4 Co_3O_4@Al_2O_3@MoO_2復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試44-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第四章 NiMoO_4及其復(fù)合材料納米陣列的合成與研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 4.2.1 NiMoO_4以及其復(fù)合材料（NiMoO_4@Ni(OH)_2、NiMoO_4@NiO）的合成48-49
• 4.2.2 材料的電化學(xué)測試49
• 4.3 結(jié)果與討論49-59
• 4.3.1 電極材料的XRD表征49-50
• 4.3.2 電極材料的SEM表征50-51
• 4.3.3 不同水熱時(shí)間制備的NiMoO_4的電化學(xué)性能測試51-54
• 4.3.4 不同電沉積時(shí)間制備的NiMoO_4@Ni(OH)_2 復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試54-57
• 4.3.5 NiMoO_4@NiO復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試57-59
• 4.4 小結(jié)59-62
• 第五章 鉬摻雜二硫化鐵復(fù)合納米材料的合成與研究62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法62-63
• 5.2.1 鉬摻雜二硫化鐵復(fù)合納米材料的合成62
• 5.2.2 鉬摻雜二硫化鐵復(fù)合納米材料電極的制備62-63
• 5.2.3 材料的電化學(xué)測試63
• 5.3 結(jié)果與討論63-72
• 5.3.1 電極材料的XRD表征63-64
• 5.3.2 電極材料的SEM表征64
• 5.3.3 水熱溫度對鉬摻雜二硫化鐵復(fù)合納米材料電化學(xué)性能的影響64-67
• 5.3.4 水熱時(shí)間對鉬摻雜二硫化鐵復(fù)合納米材料電化學(xué)性能的影響67-69
• 5.3.5 不同的鉬摻雜量對二硫化鐵復(fù)合納米材料電化學(xué)性能的影響69-72
• 5.4 小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-78
• 參考文獻(xiàn)78-88
• 致謝88-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-90
• 個(gè)人簡歷90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1077698