本文關(guān)鍵詞：鎳基氫氧化物的納米微結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 超級電容器 結(jié)構(gòu)形貌 鎳基氫氧化物 電化學(xué)性能

【摘要】：鎳基氧化物及氫氧化物是一類重要的超級電容器電極材料,研究表明其電化學(xué)性能取決于材料的尺寸、形貌、結(jié)構(gòu)等參數(shù),因此調(diào)控這些參數(shù)是合成高電化學(xué)性能鎳基電極材料的主要手段。本文采用水熱方法成功制備了四種高性能的鎳基電極材料,包括毛氈形態(tài)納米β-NiOOH、β-Ni(OH)_2納米片、Co摻雜α-Ni(OH)_2納米纖維以及蒲公英形態(tài)納米CoNiAl三金屬氫氧化物。以下為具體研究內(nèi)容:(1)毛氈形態(tài)納米β-NiOOH的制備及電化學(xué)性能研究:采用水熱方法制備了呈現(xiàn)分級結(jié)構(gòu)的毛氈形態(tài)納米β-NiOOH,此結(jié)構(gòu)可使β-NiOOH與電解質(zhì)離子之間充分接觸,并縮短了電子遷移和離子擴(kuò)散距離,從而使材料具有良好的電化學(xué)性能:當(dāng)掃描速率為5 mV s~(-1)時,材料的比容量高達(dá)2585 F g~(-1),而在電流密度為30 A g~(-1)時,比容量為1240 F g~(-1)。另外,由于材料獨特的納米結(jié)構(gòu)可以承受電化學(xué)氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的應(yīng)變及應(yīng)力,因而極大提高了材料的穩(wěn)定性,在4000次充放電循環(huán)測試后,材料仍保持為原比容量的86%。(2)β-Ni(OH)_2納米片的制備及電化學(xué)性能研究:采用水熱方法以丙三醇為助劑制備了β-Ni(OH)_2納米片,研究表明丙三醇具有表面粗糙度調(diào)控的作用,其可使納米片的表面積從13.09 m~2 g~(-1)提高到22.65 m~2 g~(-1),這增加了納米片與電解質(zhì)離子之間的接觸面積,因而提高了其電化學(xué)性能。在反應(yīng)溶液中丙三醇體積分?jǐn)?shù)為5%時,所制備的納米片展現(xiàn)最佳的電化學(xué)性能:電流密度為1.3 A g~(-1)時,納米片的比容量達(dá)到2100 F g~(-1),而在電流密度為26.3 A g~(-1)時,比容量為1281 F g~(-1)。(3)Co摻雜α-Ni(OH)_2納米纖維的制備及電化學(xué)性能研究:采用水熱方法在泡沫鎳襯底的表面形成由Co~(2+)摻雜的α-Ni(OH)_2納米纖維所構(gòu)成的納米毛氈形態(tài)。研究表明,Co摻雜和材料獨特的納米結(jié)構(gòu)使材料呈現(xiàn)出高電化學(xué)性能:當(dāng)鈷的摻雜量為11.1%時,材料的電化學(xué)性能最優(yōu),電流密度為1.1 A g~(-1)時,材料的比容量可達(dá)到2687F g~(-1),而在電流密度為35.3 A g~(-1)時,比容量為1335 F g~(-1)。(4)蒲公英形態(tài)納米CoNiAl三金屬氫氧化物的制備及電化學(xué)性能研究:采用水熱方法在泡沫鎳表面生長出蒲公英形態(tài)納米CoNiAl三金屬氫氧化物,通過優(yōu)化鈷、鎳、鋁三元素比例使所制備的材料呈現(xiàn)出高電化學(xué)性能和良好的充放電循環(huán)壽命:當(dāng)鎳、鈷、鋁摩爾比為8:2:1時,所制備的材料在掃面速率為5 mV s~(-1)時比容量高達(dá)2827 F g~(-1),在2000次充放電循環(huán)后,比容量仍可保留起始比容量的85%。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 結(jié)構(gòu)形貌 鎳基氫氧化物 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：煙臺大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM53
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-24
• 1.1 概述10
• 1.2 超級電容器概述10-13
• 1.2.1 超級電容器應(yīng)用10-12
• 1.2.2 超級電容器結(jié)構(gòu)12
• 1.2.3 超級電容器的分類12-13
• 1.3 超級電容器材料的研究現(xiàn)狀13-21
• 1.3.1 碳材料14-16
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物16-17
• 1.3.3 過渡金屬氧化物17-19
• 1.3.4 過渡金屬氫氧化物19-21
• 1.4 超級電容器電極材料的合成方法21-23
• 1.4.1 沉淀法21-22
• 1.4.2 溶膠凝膠法22
• 1.4.3 電沉積法22
• 1.4.4 水熱/溶劑熱法22-23
• 1.5 本課題的研究目的和意義23-24
• 2 實驗部分24-30
• 2.1 實驗儀器及原料24-25
• 2.2 表征儀器25
• 2.3 電化學(xué)測試25-27
• 2.4 電極材料的制備27-30
• 2.4.1 毛氈形態(tài)納米 β-NiOOH的制備27-28
• 2.4.2 β-Ni(OH)_2納米片的制備28
• 2.4.3 Co摻雜 α-Ni(OH)_2納米纖維的制備28
• 2.4.4 蒲公英形態(tài)納米CoNiAl三氫氧化物的制備28-30
• 3 毛氈形態(tài)納米 β-NiOOH的表征及電化學(xué)性能研究30-38
• 3.1 引言30-31
• 3.2 優(yōu)化反應(yīng)溫度的確定31-33
• 3.2.1 反應(yīng)溫度對材料結(jié)構(gòu)的影響31
• 3.2.2 反應(yīng)溫度對材料電化學(xué)性能的影響31-33
• 3.3 材料形態(tài)33-35
• 3.4 電化學(xué)性能35-36
• 3.5 充放電循環(huán)穩(wěn)定性36-37
• 3.6 小結(jié)37-38
• 4 β-Ni(OH)_2納米片的表面改性表征及電化學(xué)性能研究38-48
• 4.1 引言38-39
• 4.2 最優(yōu)丙三醇加入量的確定39-42
• 4.2.1 丙三醇加入量對樣品結(jié)構(gòu)的影響39-40
• 4.2.2 丙三醇加入量對電化學(xué)性能的影響40-42
• 4.3 物相分析42-44
• 4.4 電化學(xué)性能44-46
• 4.5 充放電循環(huán)穩(wěn)定性46
• 4.6 小結(jié)46-48
• 5 毛氈狀Co~(2+)摻雜 α-Ni(OH)_2納米纖維的表征及電化學(xué)性能研究48-56
• 5.1 引言48-49
• 5.2 最優(yōu)鈷摻雜量的確定49-51
• 5.2.1 Co~(2+)摻雜量對樣品結(jié)構(gòu)的影響49-50
• 5.2.2 Co~(2+)摻雜量對電化學(xué)性能的影響50-51
• 5.3 材料形貌51-52
• 5.4 電化學(xué)性能52-54
• 5.5 小結(jié)54-56
• 6 蒲公英形態(tài)納米CoNiAl三金屬氫氧化物的表征及電化學(xué)性能研究56-66
• 6.1 引言56-57
• 6.2 最優(yōu)Ni~(2+):Co~(2+):Al~(3+)比例的確定57-60
• 6.2.1 Co、Al摻雜量對電化學(xué)性能影響57-59
• 6.2.2 Co、Al摻雜量對樣品結(jié)構(gòu)影響59-60
• 6.3 形態(tài)分析60-62
• 6.4 電化學(xué)性能62-64
• 6.5 小結(jié)64-66
• 7 結(jié)論與展望66-68
• 7.1 結(jié)論66-67
• 7.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-79
• 致謝79-80
• 作者簡介80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-83

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