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(shí)是一種電化學(xué)性能優(yōu)異的插層贗電容型超級(jí)電容器電極材料,其在酸性(H2SO4)水溶液中可達(dá)到1500 F/cm3的高體積比容量。在充放電過程中,過渡金屬會(huì)連續(xù)發(fā)生價(jià)態(tài)的改變,但是,具體的反應(yīng)過程是怎樣的,到底材料的哪一部分是決定其電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素,這些更深層次的儲(chǔ)能機(jī)理認(rèn)識(shí)還不是很清楚。而且目前大量的改性研究工作也在進(jìn)行,但都不是很成功,這也源于對(duì)邁科烯的充放電過程中的儲(chǔ)能機(jī)制理解不足。本論文以Ti3C2Tx邁科烯為研究對(duì)象,從儲(chǔ)能機(jī)制研究出發(fā),旨在為高性能邁科烯的制備指明方向,推進(jìn)其實(shí)際應(yīng)用的前進(jìn)步伐。得出的主要結(jié)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(xué)性能。通過原位電化學(xué)拉曼表征發(fā)現(xiàn)邁科烯電極的電容儲(chǔ)能機(jī)理依賴于電解液:在H2SO4電解液中,Ti3C2Tx邁科烯通過-O官能團(tuán)參與的氧化還原反應(yīng)贗電容形式來存儲(chǔ)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(jìn)行電荷的存儲(chǔ)。此外,...

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 超級(jí)電容器概述
        1.1.1 超級(jí)電容器的發(fā)展
        1.1.2 超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理
        1.1.3 超級(jí)電容器的種類以及電化學(xué)特征
    1.2 邁科烯在超級(jí)電容器應(yīng)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.2.3 邁科烯的電容儲(chǔ)能機(jī)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(yīng)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(chǔ)能機(jī)制研究
    2.1 引言
    2.2 自組裝合成具有高質(zhì)量比容量的Ti₃C₂T_x邁科烯電極
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    2.3 原位電化學(xué)拉曼光譜研究揭示Ti₃C₂T_x電容儲(chǔ)能機(jī)理
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    2.4 小結(jié)
第3章 從制備出發(fā)認(rèn)識(shí)Ti₃C₂T_x結(jié)構(gòu)、成分與電化學(xué)性能的關(guān)系
    3.1 引言
    3.2 不同刻蝕條件下合成Ti₃C₂T_x及其電化學(xué)性能表征
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.3 不同刻蝕條件下合成的Ti₃C₂T_x的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.4 不同刻蝕條件下合成的Ti₃C₂T_x的表面化學(xué)成分與狀態(tài)研究
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.5 小結(jié)
第4章 從改性出發(fā)認(rèn)識(shí)Ti₃C₂T_x結(jié)構(gòu)、成分與電化學(xué)性能的關(guān)系
    4.1 引言
    4.2 不同調(diào)控方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的電化學(xué)性能表征
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.3 不同調(diào)控改性方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.4 不同調(diào)控方法處理后的Ti₃C₂T_x邁科烯的化學(xué)成分狀態(tài)研究
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.5 小結(jié)
第5章 Ti₃C₂T_x在超級(jí)電容器器件應(yīng)用中的探索
    5.1 引言
    5.2 基于Ti₃C₂T_x的柔性線型對(duì)稱型超級(jí)電容器的制備
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.3 基于Ti₃C₂T_x的柔性平面型對(duì)稱型超級(jí)電容器的制備
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.4 基于Ti₃C₂T_x的非對(duì)稱型超級(jí)電容器的制備
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.5 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3920137