本文關(guān)鍵詞：過(guò)渡金屬氫氧化物、氧化物的合成及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋁 氫氧化鈷 氫氧化鎳 碳 超級(jí)電容器

【摘要】：超級(jí)電容器擁有二次電池不可比擬的優(yōu)勢(shì),它具有更高的功率密度、更快的充放電速度和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命,是一種實(shí)用,高效,環(huán)保的能量貯存設(shè)備。以氫氧化物為電極材料的超級(jí)電容器具有比容量高等許多優(yōu)勢(shì),已經(jīng)越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。本文通過(guò)液相沉淀法和固相法合成了鋁摻雜氫氧化鈷、鈷鎳雙氫氧化物以及鈷鎳雙氫氧化物/碳復(fù)合物為超級(jí)電容器電極材料。采用XRD、SEM等物理表征和循環(huán)伏安、恒電流循環(huán)充放電、交流阻抗等多種電化學(xué)測(cè)試來(lái)研究電極材料的性能。主要內(nèi)容如下:利用液相沉淀法合成了不同摻雜比例的鋁摻雜氫氧化鈷,XRD測(cè)試表明該條件下合成的鋁摻雜氫氧化鈷為α-Co(OH)2,通過(guò)SEM可知Co0.83Al0.17(OH)2.13微粒的微觀結(jié)構(gòu)為片狀,循環(huán)伏安測(cè)試表明合成的鋁摻雜氫氧化鈷電極具有良好的法拉第贗電容特性,恒流充放電測(cè)試可知在摻雜比為0.17時(shí)合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13電化學(xué)性能最好,在電流密度0.5A/g時(shí),首次放電比容量達(dá)到607.5 F/g,1000次循環(huán)以后其放電容量仍然有512 F/g,放電容量保持率為84.3%,電極動(dòng)力學(xué)研究表明其放電過(guò)程為擴(kuò)散控制,交流阻抗測(cè)試表明摻雜比為0.17時(shí)合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13電極電荷傳輸電阻最小。采用固相法合成了不同摻雜比例的鋁摻雜氫氧化鈷,XRD測(cè)試表明未摻雜Al時(shí)合成的氫氧化鈷為β-Co(OH)2,摻雜Al之后合成的氫氧化鈷為α-Co(OH)2,通過(guò)SEM可知微粒的微觀結(jié)構(gòu)為顆粒狀,粒徑在100-200 nm之間,循環(huán)伏安測(cè)試表明合成的鋁摻雜氫氧化鈷電極具有良好的法拉第贗電容特性,恒流充放電測(cè)試表明在摻雜比為0.17時(shí)合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13電化學(xué)性能最好,在電流密度1A/g時(shí),首次放電比容量達(dá)到417.5F/g,1000次循環(huán)以后其放電容量仍有410F/g,放電容量保持率為98.2%,庫(kù)倫效率接近100%,電極動(dòng)力學(xué)研究表明其放電過(guò)程為擴(kuò)散控制,交流阻抗測(cè)試表明摻雜比為0.17時(shí)合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13電荷傳輸電阻最小。采用固相法合成了不同鈷鎳比例的鈷鎳雙氫氧化物及鈷鎳雙氫氧化物/碳復(fù)合材料,XRD測(cè)試表明所制備的樣品均為類(lèi)水滑石型β相氫氧化物,SEM測(cè)試表明鈷鎳雙氫氧化物主要呈顆粒狀,顆粒尺寸在1~3μm之間,并出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚。加入適量碳后,樣品則呈細(xì)小顆粒,且分散性較好,顆粒尺寸在100~300nm之間,僅出現(xiàn)少量團(tuán)聚。循環(huán)伏安測(cè)試表明合成的鈷鎳雙氫氧化物及鈷鎳雙氫氧化物/碳復(fù)合電極具有良好的法拉第贗電容特性,恒電流充放電測(cè)試表明,隨著鎳含量的增加,Co-Ni雙氫氧化物的比容量先增加后減小,Co0.6Ni0.4(OH)2的比容量最高,在電流密度0.5A/g時(shí),其首次放電比容量達(dá)到956.3F/g,1000次循環(huán)以后容量為306.3F/g,容量保持率為32.7%,加入適量炭黑后,在電流密度0.5A/g時(shí),首次放電比容量達(dá)到1010F/g,1000次循環(huán)以后容量為360F/g,容量保持率為35.5%,碳黑的加入能夠在一定程度上增加鈷鎳雙氫氧化物比容量,提高其循環(huán)穩(wěn)定性,電極動(dòng)力學(xué)研究表明Co0.6Ni0.4(OH)2和CNC1電極放電過(guò)程為擴(kuò)散控制,交流阻抗測(cè)試表明CNC1電極的電荷傳輸電阻最小。
【關(guān)鍵詞】：鋁 氫氧化鈷 氫氧化鎳 碳 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O611.4;TM53
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 文獻(xiàn)綜述11-27
• 1.1 前言11-12
• 1.2 超級(jí)電容器的分類(lèi)12-16
• 1.2.1 雙電層電容器13-15
• 1.2.2 法拉第準(zhǔn)電容電容器15-16
• 1.3 超級(jí)電容器電極材料16-23
• 1.3.1 碳材料16-19
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物19-20
• 1.3.3 過(guò)渡金屬氧化物20-21
• 1.3.4 過(guò)渡過(guò)渡金屬氫氧化物21-23
• 1.4 研究目的及意義23
• 1.5 論文研究?jī)?nèi)容23-27
• 第2章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理及方法27-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分27-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)原理28-29
• 2.1.4 電極的制備工藝29-30
• 2.2 材料的表征及電化學(xué)測(cè)試方法30-33
• 2.2.1 材料的結(jié)構(gòu)和形貌分析31
• 2.2.2 超級(jí)電容器的測(cè)試方法和原理31-33
• 第3章 液相沉淀法合成AL摻雜CO(OH)2 的電化學(xué)性能研究33-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 3.1.1 樣品的制備33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)原理33-34
• 3.1.3 電極的制備34
• 3.2 結(jié)果與討論34-42
• 3.2.1 XRD測(cè)試34-35
• 3.2.2 SEM測(cè)試35-36
• 3.2.3 循環(huán)伏安測(cè)試36-38
• 3.2.4 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)38
• 3.2.5 恒電流充放電測(cè)試38-40
• 3.2.6 循環(huán)性能測(cè)試40-41
• 3.2.7 交流阻抗測(cè)試41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 固相法合成AL摻雜CO(OH)2 的電化學(xué)性能研究43-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 4.1.1 樣品的制備43
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)原理43-44
• 4.1.3 電極的制備44
• 4.2 結(jié)果與討論44-52
• 4.2.1 XRD測(cè)試44-45
• 4.2.2 SEM測(cè)試45-46
• 4.2.3 循環(huán)伏安測(cè)試46-47
• 4.2.4 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)47-48
• 4.2.5 恒電流充放電測(cè)試48-49
• 4.2.6 循環(huán)性能測(cè)試49-51
• 4.2.7 交流阻抗測(cè)試51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第5章 固相法合成鈷鎳雙氫氧化物及鈷鎳雙氫氧化物/碳復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究53-67
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 5.1.1 鈷鎳雙氫氧化物的制備53
• 5.1.2 鎳鈷雙氫氧化物/碳復(fù)合材料的制備53-54
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)原理54
• 5.1.4 電極的制備54-55
• 5.2 結(jié)果與討論55-64
• 5.2.1 XRD測(cè)試55-56
• 5.2.2 SEM測(cè)試56
• 5.2.3 循環(huán)伏安測(cè)試56-58
• 5.2.4 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究58-59
• 5.2.5 恒電流充放電測(cè)試59-61
• 5.2.6 循環(huán)性能測(cè)試61-63
• 5.2.7 交流阻抗測(cè)試63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-67
• 第6章 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-77
• 致謝77

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1 宋顯洪;殷龍志;陳振良;;重金屬氫氧化物過(guò)濾的研究[J];醫(yī)藥工業(yè);1987年04期

2 ;難溶金屬氫氧化物溶度積的測(cè)定[J];南充師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1980年01期

3 阿連金;趙順仁;;用磁力處理強(qiáng)化工業(yè)廢水中重金屬氫氧化物的過(guò)濾過(guò)程[J];遼寧機(jī)械;1984年03期

4 宋顯洪;殷龍志;陳振良;;重金屬氫氧化物過(guò)濾方法的研究[J];水處理技術(shù);1987年01期

5 William H.Cooper;方源福;;從堿金屬氫氧化物中去除氯酸鹽的方法[J];氯堿工業(yè);1989年08期

6 ;用吸附劑,特別是金屬氫氧化物提取和純化植物成分以除去污染物[J];國(guó)外醫(yī)藥(植物藥分冊(cè));1990年04期

7 ;重金屬氫氧化物浮選的某些規(guī)律性[J];國(guó)外金屬礦選礦;1992年10期

8 ;鎳基金屬氫氧化物粉[J];無(wú)機(jī)鹽工業(yè);1996年03期

9 劉宗瑞,崔曉光,宋景濂;金屬氫氧化物離子反極化能的計(jì)算式及應(yīng)用[J];內(nèi)蒙古民族師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年02期

10 冉華文;;合成還原藍(lán)RS的新方法[J];染料工業(yè);1980年04期

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3 張璐;項(xiàng)頊;李峰;段雪;;層狀雙金屬氫氧化物催化制備螺旋碳納米纖維的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)綠色化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

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6 張少杰;侯萬(wàn)國(guó);;噠螨靈/層狀雙金屬氫氧化物納米雜化物的制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

7 葉維娟;杜淼;鄭強(qiáng);;層狀雙金屬氫氧化物的制備及其增強(qiáng)聚乙烯醇的研究[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題J：高分子復(fù)合體系[C];2013年

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1 武漢市江夏區(qū)江南實(shí)業(yè)有限公司專(zhuān)家組;冷軋板帶防護(hù)防銹包裝技術(shù)[N];中國(guó)冶金報(bào);2009年

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2 李巧;層狀過(guò)渡金屬氫氧化物表面性質(zhì)及電化學(xué)行為[D];湘潭大學(xué);2014年

3 李妍;層狀雙金屬氫氧化物作為藥物載體及其釋放性能研究[D];山東大學(xué);2008年

4 楊衡;鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物作為殺菌劑載體及其表面修飾雜化物的制備與表征[D];青島科技大學(xué);2009年

5 舒氧;醋酸纖維素/層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）共混膜的制備與表征[D];武漢科技大學(xué);2012年

6 林有芹;基于層狀雙金屬氫氧化物負(fù)載貴金屬納米粒子及其電化學(xué)性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

7 嚴(yán)濤;超級(jí)電容器用鎳鈷雙金屬氫氧化物多孔復(fù)合材料的制備及性能研究[D];江南大學(xué);2013年

8 常曉培;高結(jié)晶性規(guī)則形貌鎳錳層狀雙金屬氫氧化物的制備及表征研究[D];陜西師范大學(xué);2011年

9 房繼紅;鈷鋁雙金屬氫氧化物的制備及電容性能研究[D];浙江大學(xué);2013年

10 蔣健偉;雙金屬氫氧化物層板的調(diào)控制備及其電化學(xué)電容性質(zhì)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1009126