邁科烯作為一種新型二維過渡金屬碳/氮化物層狀材料,已被證實是一種電化學性能優(yōu)異的插層贗電容型超級電容器電極材料,其在酸性(H2SO4)水溶液中可達到1500 F/cm3的高體積比容量。在充放電過程中,過渡金屬會連續(xù)發(fā)生價態(tài)的改變,但是,具體的反應過程是怎樣的,到底材料的哪一部分是決定其電化學性能的關鍵因素,這些更深層次的儲能機理認識還不是很清楚。而且目前大量的改性研究工作也在進行,但都不是很成功,這也源于對邁科烯的充放電過程中的儲能機制理解不足。本論文以Ti3C2Tx邁科烯為研究對象,從儲能機制研究出發(fā),旨在為高性能邁科烯的制備指明方向,推進其實際應用的前進步伐。得出的主要結論有:(1)利用基于溶液的納米片自組裝方法制備了 Ti3C2Tx邁科烯電極,該電極在不同的電解液中展現(xiàn)出不同的電化學性能。通過原位電化學拉曼表征發(fā)現(xiàn)邁科烯電極的電容儲能機理依賴于電解液:在H2SO4電解液中,Ti3C2Tx邁科烯通過-O官能團參與的氧化還原反應贗電容形式來存儲電荷,而在(NH4)2SO4與MgSO4中,陽離子NH4+或Mg2+僅僅是吸附于Ti3C2Tx的表面通過雙電層電容形式來進行電荷的存儲。此外,...

【文章頁數】：148 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 超級電容器概述
        1.1.1 超級電容器的發(fā)展
        1.1.2 超級電容器的儲能機理
        1.1.3 超級電容器的種類以及電化學特征
    1.2 邁科烯在超級電容器應用中的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 邁科烯的制備
        1.2.2 邁科烯的結構與性質
        1.2.3 邁科烯的電容儲能機理
        1.2.4 邁科烯基電極材料的研究
        1.2.5 邁科烯基電容器器件的應用研究
    1.3 本論文的研究思路和主要工作
第2章 自組裝合成高性能Ti₃C₂T_x電極及其儲能機制研究
    2.1 引言
    2.2 自組裝合成具有高質量比容量的Ti₃C₂T_x邁科烯電極
        2.2.1 實驗方法
        2.2.2 實驗結果與討論
    2.3 原位電化學拉曼光譜研究揭示Ti₃C₂T_x電容儲能機理
        2.3.1 實驗方法
        2.3.2 實驗結果與討論
    2.4 小結
第3章 從制備出發(fā)認識Ti₃C₂T_x結構、成分與電化學性能的關系
    3.1 引言
    3.2 不同刻蝕條件下合成Ti₃C₂T_x及其電化學性能表征
        3.2.1 實驗方法
        3.2.2 實驗結果與討論
    3.3 不同刻蝕條件下合成的Ti₃C₂T_x的結構表征
        3.3.1 實驗方法
        3.3.2 實驗結果與討論
    3.4 不同刻蝕條件下合成的Ti₃C₂T_x的表面化學成分與狀態(tài)研究
        3.4.1 實驗方法
        3.4.2 實驗結果與討論
    3.5 小結
第4章 從改性出發(fā)認識Ti₃C₂T_x結構、成分與電化學性能的關系
    4.1 引言
    4.2 不同調控方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的電化學性能表征
        4.2.1 實驗方法
        4.2.2 實驗結果與討論
    4.3 不同調控改性方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的結構表征
        4.3.1 實驗方法
        4.3.2 實驗結果與討論
    4.4 不同調控方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的化學成分狀態(tài)研究
        4.4.1 實驗方法
        4.4.2 實驗結果與討論
    4.5 小結
第5章 Ti₃C₂T_x在超級電容器器件應用中的探索
    5.1 引言
    5.2 基于Ti₃C₂T_x的柔性線型對稱型超級電容器的制備
        5.2.1 實驗方法
        5.2.2 實驗結果與討論
    5.3 基于Ti₃C₂T_x的柔性平面型對稱型超級電容器的制備
        5.3.1 實驗方法
        5.3.2 實驗結果與討論
    5.4 基于Ti₃C₂T_x的非對稱型超級電容器的制備
        5.4.1 實驗方法
        5.4.2 實驗結果與討論
    5.5 小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果
作者簡介



本文編號：3920137