發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 12:08

  本文關(guān)鍵詞：碳及其復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué)沉積 微、納米碳球 二氧化錳 超級(jí)電容器

【摘要】：超級(jí)電容器具有功率密度大、能量密度高和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),目前己被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、電子消費(fèi)和航空航天等領(lǐng)域。對(duì)于超級(jí)電容器而言,電極材料的性能將直接決定整個(gè)器件的電化學(xué)性能。因而探索并開(kāi)發(fā)新型電極材料及制備材料的新方法非常關(guān)鍵。本論文以N-甲基吡咯烷酮為原料,通過(guò)電化學(xué)方法制備出具有微、納米尺寸的球形碳顆粒,并對(duì)其進(jìn)行熱處理改性；在此基礎(chǔ)上,又通過(guò)與KMnO4反應(yīng),制備了表面嵌有Mn02納米微粒的“芝麻球”型復(fù)合材料。并對(duì)上述幾種材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。本論文主要包括以下兩方面的內(nèi)容：(1)微、納米碳球的制備：采用N-甲基吡咯烷酮為碳源,向其中加入一定量的去離子水,超聲混合后作為電解液,采用電化學(xué)沉積法,以?huà)伖忏~片為陰極,在其表面得到了碳材料。采用SEM和Raman,系統(tǒng)研究了碳源濃度、沉積電壓和沉積時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌及其組成結(jié)構(gòu)的影響。并采用FTIR、XRD及TEM對(duì)制備材料的組成、形貌和結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步的分析和驗(yàn)證。結(jié)果表明制備的材料為含有雜質(zhì)官能團(tuán)的無(wú)定形碳微米球和具有“洋蔥”結(jié)構(gòu)的碳納米球。在N2保護(hù)下,經(jīng)900℃熱處理后制備了石墨化的碳微球材料。通過(guò)循環(huán)伏安和恒流充放電測(cè)試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明經(jīng)熱處理后的電極材料表現(xiàn)出了良好的可逆性和充放電效率,在掃描速率為5mV/s時(shí),比容量為122.4F/g。在1A/g的電流密度下,比電容為102.4F/g。(2)二氧化錳/碳微球的制備：采用自制的碳微球粉末還原KMnO4,在碳微球表面嵌入納米MnO2微粒,從而制備了“芝麻球”形的MnO2/C的復(fù)合電極材料。采用SEM和Raman,系統(tǒng)探索了反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌和組成結(jié)構(gòu)的影響。并采用TG、FTIR、XRD及TEM對(duì)電極材料的形貌和組成結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步的分析和驗(yàn)證。通過(guò)循環(huán)伏安和恒流充放電對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明嵌入納米MnO2微粒后,電極材料表現(xiàn)出了良好的容量性能,在掃描速率為5mV/s時(shí),比容量為145.5F/g。在1A/g的電流密度下,比容量為128.3F/g。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)沉積 微、納米碳球 二氧化錳 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 碳材料11-13
• 1.1.1 碳材料的類(lèi)型和特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 碳微球電極的研究進(jìn)展12-13
• 1.2 碳/二氧化錳復(fù)合材料13-14
• 1.3 超級(jí)電容器14-18
• 1.3.1 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介14
• 1.3.2 超級(jí)電容器的類(lèi)型和特點(diǎn)14-17
• 1.3.3 超級(jí)電容器電極材料17-18
• 1.4 本論文的選題意義和主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.4.1 選題意義18
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料、儀器及表征方法20-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及材料20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器21
• 2.3 物理性能測(cè)試21-23
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)21-22
• 2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)22
• 2.3.3 拉曼光譜(Raman)22
• 2.3.4 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)22-23
• 2.3.5 X射線(xiàn)粉末衍射(XRD)23
• 2.3.6 熱重分析(TGA)23
• 2.4 電化學(xué)性能測(cè)試23-26
• 2.4.1 循環(huán)伏安(CV)23-24
• 2.4.2 恒流充放電測(cè)試(GCD)24-26
• 第3章 微納米碳球的制備和表征26-45
• 3.1 引言26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 3.3 結(jié)果與討論28-41
• 3.3.1 NMP濃度的影響28-31
• 3.3.2 沉積電壓的影響31-34
• 3.3.3 沉積時(shí)間的影響34-37
• 3.3.4 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析37-38
• 3.3.5 X射線(xiàn)衍射(XRD)分析38-39
• 3.3.6 拉曼光譜(Raman)分析39
• 3.3.7 透射電子顯微鏡(TEM)分析39-41
• 3.4 電化學(xué)性能測(cè)試41-44
• 3.4.1 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試41-43
• 3.4.2 恒流充放電(GCD)測(cè)試43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 C/MnO_2復(fù)合微球的制備及其電化學(xué)性能研究45-57
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)C/MnO_復(fù)合材料的影響46-49
• 4.3.2 熱重(TG)分析49-50
• 4.3.3 傅里葉紅外光譜(FTIR)分析50
• 4.3.4 X射線(xiàn)衍射(XRD)分析50-51
• 4.3.5 透射電子顯微鏡(TEM)分析51-53
• 4.4 電化學(xué)性能測(cè)試53-56
• 4.4.1 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試53-54
• 4.4.2 恒流充放電(GCD)測(cè)試54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 致謝63-64
• 攻讀學(xué)位期間所開(kāi)展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64

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3 張勇;霍慶媛;王力臻;張愛(ài)勤;宋延華;;LiFePO_4/MWNTs/BC復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能[J];熱加工工藝;2012年24期

4 杜霞;薛衛(wèi)東;劉帆;李昱樹(shù);;n型硅/碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究[J];電子元件與材料;2013年01期

5 ;鈦及鈦鉬合金電化學(xué)性能的研究[J];上海有色金屬;1978年03期

6 龔茜，譚攸庚;釕鈦錫氧化物陽(yáng)極表面形態(tài)及電化學(xué)性能研究[J];氯堿工業(yè);1995年05期

7 鄧凌峰;陳洪;;2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的合成及電化學(xué)性能[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年22期

8 Degussa;徐翔飛;;“白炭黑”的制備工藝及其物理—化學(xué)性能[J];橡膠譯叢;1981年03期

9 劉春蓮;;《材料化學(xué)性能》課的教學(xué)實(shí)踐[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2002年S1期

10 章宗穰;許傳經(jīng);潘幼良;;旋轉(zhuǎn)環(huán)—盤(pán)電極的研制和電化學(xué)性能研究[J];上海師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1984年03期

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1 郄富昌;彭慶文;唐致遠(yuǎn);;鋰離子電池負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 李良超;郝仕油;林秋月;應(yīng)桃開(kāi);;納米氧化錳的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

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8 鄒紅麗;招睿雄;沈培康;;鎢摻雜LiFePO_4的合成和電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

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7 歷彪;鈦的含氟氧化物及其鋰化產(chǎn)物納米粒子的合成、表征與電化學(xué)性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 劉清朝;鋰空氣電池電極材料的制備和電化學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

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10 劉兵;錫/鉬基鋰離子電池負(fù)極材料的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及儲(chǔ)鋰性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

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2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫復(fù)合材料的制備及其Li-S電池電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 燕平;氫驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)法制備Li_xal_ySi_z鋰離子電池負(fù)極材料及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

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8 張亦弛;低維氧化鉬納米材料微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 李濤;Fe-Mn-Ti-C鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

10 申亞舉;水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi_2(P0_4)_3的制備及性能研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

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