本文關(guān)鍵詞：鎳鈷氧化物納米材料制備及其在超級電容器中的應(yīng)用　出處：《濟南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 超級電容器 NiCo2O4 微波水熱法 原位生長 電化學(xué)性能

【摘要】：在當(dāng)今社會資源少、能耗多的背景下,基于節(jié)約能源、資源及環(huán)保的原因,新型綠色儲能元件逐漸發(fā)展起來。超級電容器的發(fā)展主要是由于它自身的諸多優(yōu)點引起了科研研究學(xué)者及企業(yè)科技人員的高度關(guān)注。本論文以超級電容器用正極材料為研究重心,進行了一系列實驗,探討了不同制備方法(普通水熱法與微波水熱法),不同鎳、鈷母鹽,不同反應(yīng)溫度及不同反應(yīng)物離子濃度比對NiCo2O4的影響,并對比了表面涂覆法與原位生長法制備得到的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物的綜合性能,主要工作與結(jié)論如下:在相同的反應(yīng)溫度及反應(yīng)物離子濃度下,分別以普通水熱法和微波水熱法制備了NiCo2O4納米粉體。結(jié)果表明,相比于普通水熱法,微波水熱法制備所得NiCo2O4納米粉體分散性更好、微米納米結(jié)構(gòu)更突出,是制備微納米結(jié)構(gòu)NiCo2O4納米粉體較好的方法。分別以鎳、鈷氯酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽為母鹽,以尿素為沉淀劑,在不同溫度(90,100,110,120℃)、不同母鹽與尿素摩爾比(n(Ni2++Co2+):n(CO(NH2)2)=5,10,15,20)的條件下通過微波水熱法及后續(xù)煅燒處理制備得到了尖晶石結(jié)構(gòu)的Ni Co2O4黑色納米粉體。NiCo2O4粉體形貌分別為微米級刺球狀、毛球狀和花球狀,且粉體顆粒由納米級單體聚集構(gòu)成,比表面積分別為142.5m2/g、125.5m2/g和147.8m2/g;介孔尺寸分布集中范圍分別在3~8nm、2~9nm和2~6nm。對于不同母鹽制備NiCo2O4納米粉體的過程,較低的溫度及較大的反應(yīng)物離子濃度比條件下可以得到形貌均勻、微米納米結(jié)構(gòu)較突出的納米粉體試樣。分別以鎳、鈷氯酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽為母鹽,以尿素為沉淀劑,在不同溫度(90,100,110,120℃)、不同母鹽與尿素摩爾比(n(Ni2++Co2+):n(CO(NH2)2)=5,10,15,20)的條件下通過微波水熱法,在泡沫鎳表面原位生長及后續(xù)煅燒處理制備得到了Ni Co2O4/泡沫鎳復(fù)合物。不同制備條件下,NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物形貌分別為相互鉸接的鎖鏈狀、均勻的草坪狀和相互交錯鋪展的針狀。對于以硝酸鹽為母鹽制備Ni Co2O4/泡沫鎳復(fù)合物的過程,隨著溫度的升高,活性NiCo2O4負(fù)載量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,而反應(yīng)物離子濃度比對其的影響沒有規(guī)律性。比電容的大小隨負(fù)載量的增加而降低。電荷存儲為贗電容機制,具有良好的重現(xiàn)性和可逆性。電化學(xué)測試結(jié)果表明,在反應(yīng)溫度為90℃,反應(yīng)物離子濃度比為1:15的條件下,制備得到的Ni Co2O4/泡沫鎳復(fù)合物綜合性能最佳。比電容在掃描速率為5mV/s時達到902.77F/g,在掃描速率為50mV/s時比電容達到548.62F/g,損失率為39.23%,具有較大的比電容,但比電容保持特性一般。溶液內(nèi)阻為0.71?,電荷傳遞電阻為2.21?,具有很好的阻抗特性,功率密度為2.14kW/kg時,能量密度為113.16Wh/kg。對于以氯酸鹽和硫酸鹽為母鹽制備的Ni Co2O4/泡沫鎳復(fù)合物,溫度與反應(yīng)物離子濃度比對活性NiCo2O4負(fù)載量的影響沒有規(guī)律性。比電容的大小仍隨負(fù)載量的增加而降低。電荷存儲為贗電容機制,具有良好的重現(xiàn)性和可逆性。電化學(xué)測試結(jié)果表明,在反應(yīng)溫度為100℃,反應(yīng)物離子濃度比為1:20的條件下,制備得到的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物綜合性能最佳。對以氯酸鹽為母鹽制備的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物,掃描速率為5mV/s時比電容可達1031.46F/g,掃描速率增大10倍,比電容損失率為19.59%,達到829.38F/g,具有很大的比電容及出色的比電容保持特性。溶液內(nèi)阻為0.58?,電荷傳遞速率迅速,表現(xiàn)出很好的可逆性和阻抗特性,在功率密度為1.93 kW/kg時,能量密度為80.58Wh/kg。對以硫酸鹽為母鹽制備的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物,掃描速率為5mV/s時比電容可達884.16F/g,掃描速率增大10倍,比電容損失率為27.54%,達到640.69F/g,具有較大的比電容及較好的比電容保持特性。溶液內(nèi)阻為0.78?,電荷傳遞電阻為3.12?,表現(xiàn)出很好的阻抗性能,在功率密度為2.32 kW/kg時,能量密度為135.39Wh/kg。通過對比涂覆法與原位生長法制備的Ni Co2O4/泡沫鎳復(fù)合物的綜合性能,我們可以得出:原位生長法制備的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物的表現(xiàn)出更出色的綜合性能通過對活性NiCo2O4負(fù)載量相當(dāng),不同母鹽制備的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物的電化學(xué)性能進行對比,結(jié)果表明以氯酸鹽為母鹽制備的NiCo2O4/泡沫鎳復(fù)合物的綜合性能要優(yōu)于其他二者。
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TM53

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳斌,張劍榮,姜立萍,朱俊杰,方慧群,陳衛(wèi)東,顧義明,丁繼華;氧化釕在法拉第準(zhǔn)電容器中的應(yīng)用研究進展[J];電子元件與材料;2001年05期

2 肖鳳;楊飛;;超級電容器用鎳、鈷基三維納米材料的研究進展[J];化學(xué)世界;2013年08期

，

本文編號：1308508