發(fā)布時(shí)間：2025-05-01 15:06

　　超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能設(shè)備,具有快速充放電、高功率密度和長使用壽命等特點(diǎn),因而受到了廣泛的關(guān)注。影響超級電容器電性能的因素有很多,其中電極材料是最主要的影響因素,可通過調(diào)控電極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀形貌來獲得理想的超級電容器電化學(xué)性能。金屬有機(jī)骨架（Metal organic frameworks,MOFs）因其具有多樣性、易功能化、結(jié)構(gòu)高度可控和孔隙發(fā)達(dá)等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于氣體存儲與分離、催化、藥物傳輸和電化學(xué)等領(lǐng)域中。在超級電容器領(lǐng)域中,MOFs不僅可直接作為超級電容器的電極材料,還可作為制備金屬氧化物和碳電極材料的前驅(qū)體。本文制備了三種不同的鈷基MOFs及其衍生物材料,并應(yīng)用于超級電容器中。具體研究內(nèi)容如下:1.以4,4’,4’’-均三嗪-1,3,5-三-對氨基苯甲酸作為配體,醋酸鈷作為金屬配位中心,通過簡單的溶劑熱法合成了一種具有高含氮量和棒狀結(jié)構(gòu)的Co-MOFs,并將其作為超級電容器的電極材料。高含氮量增強(qiáng)了材料的潤濕性和導(dǎo)電性,而規(guī)整的棒狀結(jié)構(gòu)提高了材料的穩(wěn)定性,并有利于電解液離子吸附到電極表面形成雙電層結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化反應(yīng)溫度和投料比（鈷與配體的摩爾...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.3雙電層電容器的工作原理圖[22]。

由公式中可以看出在雙電層機(jī)理中電極材料的比表面積是影響材料電容值的主要因素,因此EDLCs的電極材料主要以具有大比表面積的碳材料為主,如活性炭、石墨烯、碳納米管、碳纖維和碳?xì)饽z等[18-21]。另外,材料孔隙中的離子遷移率與電解液中的離子遷移率是完全不同的。因此,孔徑能影響電容....

圖1.4法拉第贗電容器的工作原理圖[29]。

贗電容(PCs),或稱為法拉第贗電容,這一儲能機(jī)制是由Conway等人發(fā)現(xiàn)并提出的[23]。贗電容是基于可逆或不可逆的法拉第電荷過程產(chǎn)生的,即通過化學(xué)物質(zhì)的氧化還原過程產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移。贗電容的工作原理如圖1.4所示。具體可分為三種法拉第機(jī)制:欠電位沉積(又稱吸附贗電容)、氧化還原贗....

圖1.5不同結(jié)構(gòu)碳材料的示意圖。

碳材料具有比表面積大、導(dǎo)電性好、化學(xué)惰性強(qiáng)和穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn),因此被廣泛地應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域,尤其在雙電層超級電容器(EDLCs)中。EDLCs是通過在電極材料和電解質(zhì)界面形成雙電層來儲存電荷的,因此電極材料的比表面積對電荷的存儲量起著關(guān)鍵性作用。較大的比表面積有利于電解液與電極材....

圖1.6基于金屬氧化物贗電容器的儲能機(jī)理圖[66]。

RuO2是第一個(gè)也是被最廣為研究的金屬氧化物電極材料,這是由于它的工作電壓窗口可達(dá)1.2V,可發(fā)生跨度三個(gè)氧化態(tài)且高度可逆的氧化還原反應(yīng),具有高質(zhì)子導(dǎo)電率、高質(zhì)量比電容和長循環(huán)壽命的特點(diǎn)[63]。然而,RuO2的高成本、有毒性、需使用酸性電解質(zhì)、天然豐度低等問題影響了其在實(shí)際應(yīng)....

本文編號：4042481