超級電容器用Ni(OH) 2 /g-C 3 N 4 /RGO復(fù)合材料的制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-19 17:48
近年來由于傳統(tǒng)汽車對環(huán)境的污染,各種純電動汽車發(fā)展如雨后春筍,但是電池容量及充放電速度阻礙電動汽車快速的發(fā)展。高的功率密度、長的循環(huán)壽命、大的極限容量使超級電容器(Electrochemical Supercapacitor,ES)備受研究者的關(guān)注,雖然其能量密度較其他電池較高,但為了達(dá)到預(yù)期的能量密度仍要努力,目前對于ES,電極材料的研究目前還是最為前沿的研究領(lǐng)域。本論文通過不同方法(水熱法、微波法)制備Ni(OH)2/g-C3N4/RGO三元復(fù)合材料,通過X射線衍射、拉曼光譜、紅外光譜、掃描電鏡、熱重分析、X射線光電子能譜、比表面積等表征分析了復(fù)合材料的組成、形貌、微觀結(jié)構(gòu)及還原程度,并測定了復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(GCD)、交流阻抗(EIS)性能,研究結(jié)果如下:1.運(yùn)用Hummers法通過強(qiáng)氧化劑生成氧化石墨(GO),利用不同還原劑及方法制備三維還原氧化石墨烯,通過表征分析,制備的三維材料還原程度較高,三維立體結(jié)構(gòu)明顯;RGO/g-C3N4復(fù)合材料中g(shù)...
【文章來源】:內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1雙電層電容示意圖
圖 1.2 氮化碳的兩種基本單元1.4.2 石墨相氮化碳的制備一般來說氮化碳的制備分物理和化學(xué)二種。物理法一般用來制備除 g-C3N4以外的其它氮化碳超硬材料,由于設(shè)備要求較高所以生產(chǎn)花費(fèi)較大;化學(xué)法包括固相合成法[37]、溶劑熱法[38,39]、電化學(xué)沉積[40]、熱聚合法[41,42]等,由于實(shí)驗(yàn)過程簡單對設(shè)備要求較低,且原材料易得,適合實(shí)驗(yàn)室的制備。1.4.3 石墨相氮化碳的應(yīng)用及研究進(jìn)展g-C3N4具備原材料豐富、易制備、熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),使得它適用于許多方面。在光線較暗的條件下由于 g-C3N4極高的含 N 量仍能催化某些反應(yīng),g-C3N4在光催化領(lǐng)域主要用于催化有機(jī)復(fù)合產(chǎn)物的合成[43]、降解溶液及空氣中的有機(jī)污染物[44]、作為催化劑分解水制氫[45]。此外,g-CN還可以應(yīng)用于能量存儲等方面[46]。
-14- 3.3 GO 和 RGO-X 的 SEM 圖,(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別為 GO、RGO-V、RGO-MnRGO-Na、RGO-K、RGO-N 的 SEM 圖3.1.5 Raman 分析圖 3.4 為 GO 和 RGO-X(X=V、Mn、Na、K、N) 的 Raman 圖。由圖可知,800-3000 cm-1的范圍內(nèi),各樣品均出現(xiàn) 2 個(gè)明顯的峰,波長 1333 cm-1處的寬峰應(yīng)于 D 峰,是由碳材料 sp3雜化的無序振動導(dǎo)致的,代表 RGO 的無序度,波長 15cm-1處的寬峰對應(yīng)于 G 峰,是由碳原子的振動引起的,代表碳原子 sp2振動量子波長 2663 cm-1處的寬峰對應(yīng)于 2D 峰。D 峰強(qiáng)度 ID與 G 峰強(qiáng)度 IG的比值(ID/IG)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Bi-TiO2/Ti光催化燃料電池的性能研究[J]. 楊開,何琛,徐偉,査瑞,徐云蘭. 工業(yè)水處理. 2019(03)
[2]超級電容器儲能在電動汽車中的應(yīng)用研究[J]. 鄧孝祥,王鑫鑫,李鵬,劉宏洋,王安華,湯旭日. 工業(yè)儀表與自動化裝置. 2018(06)
[3]石墨烯/層狀雙氫氧化物納米復(fù)合材料在超級電容器中的應(yīng)用研究[J]. 傅深娜. 化工新型材料. 2018(08)
[4]靜電紡絲納米纖維基超級電容器電極材料的研究進(jìn)展[J]. 乜廣弟,朱云,田地,王策. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[5]基于STM32的超級電容器能量管理器設(shè)計(jì)[J]. 劉劍光,李慧,張育,劉宏華. 通信電源技術(shù). 2018(06)
[6]太陽能光伏發(fā)電國外儲能技術(shù)最新進(jìn)展[J]. 孟大為,李灝男,張忠智. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2018(18)
[7]3D-石墨烯及其聚苯胺復(fù)合材料在超級電容器中的研究進(jìn)展[J]. 楊麗蓉,侯朝霞,王美涵,胡小丹,鄒盛男. 功能材料. 2018(03)
[8]聚吡咯電極材料在超級電容器中的研究進(jìn)展[J]. 張苗苗,劉旭燕,錢煒. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(03)
[9]水熱反應(yīng)溫度對三維還原氧化石墨烯的形貌、結(jié)構(gòu)和超級電容性能的影響[J]. 汪建德,彭同江,孫紅娟,侯云丹. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(11)
[10]熱處理溫度對瀝青基硼氮共摻雜多孔炭結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響[J]. 周穎,王道龍,肖南,侯雨辰,邱介山. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
博士論文
[1]石墨烯的制備及在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 吳洪鵬.北京交通大學(xué) 2012
碩士論文
[1](氫)氧化鎳納米線/RGO三維復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能[D]. 李興盛.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2017
[2]超級電容器抑制風(fēng)能隨機(jī)波動的建模和預(yù)測控制方法研究[D]. 吳鋼.浙江大學(xué) 2013
[3]基于g-C3N4或石墨烯的催化材料的制備及性能研究[D]. 趙珊珊.大連理工大學(xué) 2013
[4]石墨烯的制備、表征及電化學(xué)性能研究[D]. 張利華.天津大學(xué) 2012
本文編號:3351860
【文章來源】:內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1雙電層電容示意圖
圖 1.2 氮化碳的兩種基本單元1.4.2 石墨相氮化碳的制備一般來說氮化碳的制備分物理和化學(xué)二種。物理法一般用來制備除 g-C3N4以外的其它氮化碳超硬材料,由于設(shè)備要求較高所以生產(chǎn)花費(fèi)較大;化學(xué)法包括固相合成法[37]、溶劑熱法[38,39]、電化學(xué)沉積[40]、熱聚合法[41,42]等,由于實(shí)驗(yàn)過程簡單對設(shè)備要求較低,且原材料易得,適合實(shí)驗(yàn)室的制備。1.4.3 石墨相氮化碳的應(yīng)用及研究進(jìn)展g-C3N4具備原材料豐富、易制備、熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),使得它適用于許多方面。在光線較暗的條件下由于 g-C3N4極高的含 N 量仍能催化某些反應(yīng),g-C3N4在光催化領(lǐng)域主要用于催化有機(jī)復(fù)合產(chǎn)物的合成[43]、降解溶液及空氣中的有機(jī)污染物[44]、作為催化劑分解水制氫[45]。此外,g-CN還可以應(yīng)用于能量存儲等方面[46]。
-14- 3.3 GO 和 RGO-X 的 SEM 圖,(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別為 GO、RGO-V、RGO-MnRGO-Na、RGO-K、RGO-N 的 SEM 圖3.1.5 Raman 分析圖 3.4 為 GO 和 RGO-X(X=V、Mn、Na、K、N) 的 Raman 圖。由圖可知,800-3000 cm-1的范圍內(nèi),各樣品均出現(xiàn) 2 個(gè)明顯的峰,波長 1333 cm-1處的寬峰應(yīng)于 D 峰,是由碳材料 sp3雜化的無序振動導(dǎo)致的,代表 RGO 的無序度,波長 15cm-1處的寬峰對應(yīng)于 G 峰,是由碳原子的振動引起的,代表碳原子 sp2振動量子波長 2663 cm-1處的寬峰對應(yīng)于 2D 峰。D 峰強(qiáng)度 ID與 G 峰強(qiáng)度 IG的比值(ID/IG)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Bi-TiO2/Ti光催化燃料電池的性能研究[J]. 楊開,何琛,徐偉,査瑞,徐云蘭. 工業(yè)水處理. 2019(03)
[2]超級電容器儲能在電動汽車中的應(yīng)用研究[J]. 鄧孝祥,王鑫鑫,李鵬,劉宏洋,王安華,湯旭日. 工業(yè)儀表與自動化裝置. 2018(06)
[3]石墨烯/層狀雙氫氧化物納米復(fù)合材料在超級電容器中的應(yīng)用研究[J]. 傅深娜. 化工新型材料. 2018(08)
[4]靜電紡絲納米纖維基超級電容器電極材料的研究進(jìn)展[J]. 乜廣弟,朱云,田地,王策. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[5]基于STM32的超級電容器能量管理器設(shè)計(jì)[J]. 劉劍光,李慧,張育,劉宏華. 通信電源技術(shù). 2018(06)
[6]太陽能光伏發(fā)電國外儲能技術(shù)最新進(jìn)展[J]. 孟大為,李灝男,張忠智. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2018(18)
[7]3D-石墨烯及其聚苯胺復(fù)合材料在超級電容器中的研究進(jìn)展[J]. 楊麗蓉,侯朝霞,王美涵,胡小丹,鄒盛男. 功能材料. 2018(03)
[8]聚吡咯電極材料在超級電容器中的研究進(jìn)展[J]. 張苗苗,劉旭燕,錢煒. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(03)
[9]水熱反應(yīng)溫度對三維還原氧化石墨烯的形貌、結(jié)構(gòu)和超級電容性能的影響[J]. 汪建德,彭同江,孫紅娟,侯云丹. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(11)
[10]熱處理溫度對瀝青基硼氮共摻雜多孔炭結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響[J]. 周穎,王道龍,肖南,侯雨辰,邱介山. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
博士論文
[1]石墨烯的制備及在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 吳洪鵬.北京交通大學(xué) 2012
碩士論文
[1](氫)氧化鎳納米線/RGO三維復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能[D]. 李興盛.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2017
[2]超級電容器抑制風(fēng)能隨機(jī)波動的建模和預(yù)測控制方法研究[D]. 吳鋼.浙江大學(xué) 2013
[3]基于g-C3N4或石墨烯的催化材料的制備及性能研究[D]. 趙珊珊.大連理工大學(xué) 2013
[4]石墨烯的制備、表征及電化學(xué)性能研究[D]. 張利華.天津大學(xué) 2012
本文編號:3351860
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