本文關(guān)鍵詞： 三氧化二鉍 鉬酸鎳 鎢酸鎳 復(fù)合氧化物 電極材料 溶劑熱 電化學(xué)性能 超級電容器 比電容 循環(huán)穩(wěn)定性　出處：《西北師范大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超級電容器是一種集合了傳統(tǒng)電容器高功率密度和電池高能量密度等優(yōu)點的新型儲能裝置。因此，其應(yīng)用廣泛，，已成為新型化學(xué)電源研究中的熱點之一。電極是超級電容器的重要組成元件，而電極材料又是構(gòu)筑電極的重要組成部分。因此，現(xiàn)階段有關(guān)超級電容器的研究主要集中在電極材料方面，開發(fā)具有優(yōu)良電化學(xué)性能的電極材料對于超級電容器的發(fā)展至關(guān)重要。本文的研究工作中，我們注重復(fù)合材料能夠相互彰顯復(fù)合組分的性能這一優(yōu)點，以獲得良好電化學(xué)性能的目標(biāo)材料為目的，進(jìn)行了實驗研究和探討。 本論文綜述了超級電容器及超級電容器電極材料的種類、應(yīng)用、當(dāng)前研究熱點，利用不同的合成方法制備了鈷-鉍復(fù)合氧化物、水合鉬酸鎳納米花、鎢酸鎳納米片等超級電容器材料。采用X-射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外(FT-IR)光譜、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，對其所制樣品的成分、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并且采用循環(huán)伏安，恒流充放電技術(shù)對其電化學(xué)性能進(jìn)行了相關(guān)的測試。主要內(nèi)容概括如下： 1.利用鈷和鉍的硝酸鹽，先采用溶劑熱法制備得到鈷-鉍氫氧化物前驅(qū)體，然后通過后續(xù)熱處理得到鈷-鉍復(fù)合氧化物。經(jīng)分析，復(fù)合氧化物的最佳配比為Bi1.6Co0.2O2.6。該復(fù)合氧化物作為電極材料在-1.0~0.6V的電位窗口下工作，當(dāng)比電流為1Ag-1時比電容可達(dá)838F g-1。因此，鈷-鉍復(fù)合氧化物作為超級電容器電極材料，具有潛在的應(yīng)用價值。 2.利用回流法及后續(xù)熱處理過程合成出了具有分級結(jié)構(gòu)的納米花狀NiMoO4·xH2O電極材料。研究結(jié)果表明，樣品的基元結(jié)構(gòu)是納米棒，這些納米棒經(jīng)自組裝形成“松花”狀的納米花。NiMoO4·xH2O的含水量依熱處理溫度的升高而減小，但后續(xù)熱處理不改變初始產(chǎn)物的晶型。當(dāng)熱處理溫度為250°C時，該電極材料具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能：在電流密度為1Ag-1時，比電容為798Fg-1；在電流密度為7A g-1時,其比電容與1A g-1時的比電容相比，保持率高達(dá)71.8%；經(jīng)過2000次循環(huán)后，復(fù)合物的比電容衰減小于20%。 3.利用簡單的油浴法以及后續(xù)熱處理過程合成了具有片狀結(jié)構(gòu)的納米NiWO4電極材料。NiWO4-80為無定形結(jié)構(gòu)，為了提高其結(jié)晶度，將其在600°C煅燒1h得到NiWO4-600晶體。在電流密度為1A g-1時，比電容為502F g-1；在電流密度為10Ag-1時,其比電容與1Ag-1時的比電容相比，保持率高達(dá)68.9%；經(jīng)過4000次循環(huán)后，復(fù)合物的比電容仍然能保持初始值的81%。由此可見，該復(fù)合材料性能好、成本低且環(huán)境友好，是一種有潛在應(yīng)用價值的超級電容器電極材料。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage device which combines the advantages of high power density of conventional capacitor and high energy density of battery, so it is widely used. Electrode is an important component of supercapacitor, and electrode material is an important part of building electrode. At present, the research on supercapacitors is mainly focused on electrode materials. The development of electrode materials with excellent electrochemical performance is very important for the development of supercapacitors. We pay attention to the advantage that the composite material can show the properties of the composite components mutually. We have carried on the experimental research and the discussion in order to obtain the target material with good electrochemical performance. In this paper, the types and applications of electrode materials for supercapacitors and supercapacitors are reviewed. The current research focus is focused on the preparation of cobalt-bismuth composite oxides and nickel molybdate hydrated nano-flowers by different synthetic methods. Supercapacitor materials, such as nickel tungstate nanocrystals, were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The composition, morphology and structure of the samples were characterized by TEM and cyclic voltammetry. The electrochemical performance was tested by constant current charge-discharge technique. The main contents are summarized as follows: 1. Co-bismuth hydroxide precursor was prepared by solvothermal method using nitrate of cobalt and bismuth, and then cobalt-bismuth composite oxide was obtained by heat treatment. The optimum ratio of the composite oxides is Bi1.6Co0.2O2.6. the composite oxide acts as an electrode material under a potential window of -1.0V. When the specific current is 1Ag-1, the specific capacitance can reach 838F g-1.Therefore, cobalt-bismuth composite oxide as electrode material of supercapacitor has potential application value. 2. Nanoscale NiMoO4 路xH2O electrode materials with hierarchical structure were synthesized by reflux method and heat treatment. The results show that the structure of the sample is nanorods. The water content of these nanorods self-assembled to form "pine flower" nanorods. NiMoO4 路xH2O decreased with the increase of heat treatment temperature. However, the subsequent heat treatment does not change the crystal shape of the initial product. When the heat treatment temperature is 250 擄C, the electrode material has the best electrochemical performance: when the current density is 1Ag-1. The specific capacitance is 798Fg-1; When the current density is 7A g ~ (-1), the retention rate of the specific capacitance is 71.8% compared with the specific capacitance of 1A g ~ (-1). After 2000 cycles, the specific capacitance attenuation of the complex is less than 20. 3. Nanocrystalline NiWO4 electrode with sheet structure. NiWO4-80 was synthesized by simple oil bath method and heat treatment in order to improve its crystallinity. The NiWO4-600 crystal was calcined at 600 擄C for 1 h, and the specific capacitance was 502F g-1 when the current density was 1A g ~ (-1). When the current density is 10Ag-1, the retention rate of the specific capacitance is 68.9% compared with the specific capacitance of 1Ag-1. After 4000 cycles, the specific capacitance of the composite can still keep 81% of the initial value. It can be seen that the composite has good properties, low cost and environmentally friendly. Is a potential application of supercapacitor electrode material.
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM53

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本文編號：1479647