【摘要】：超級電容器是一種高效、實(shí)用的能量儲存設(shè)備,它具有高比電容、壽命長、工作溫度范圍寬、免維修等優(yōu)點(diǎn)。超級電容器的電化學(xué)性能取決于電極材料的性能。活性炭材料由于其價格便宜、制備簡單、電化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),是最先被應(yīng)用于超級電容器的電極材料。近年來,金屬氧化物、導(dǎo)電高分子等材料也越來越引起人們的注意。金屬-有機(jī)配位聚合物(MOFs)是一種新型的多孔材料,它不但比表面積高,而且在結(jié)構(gòu)中包含有活性過渡金屬離子或原子簇,這些特征使其在高性能超級電容器中有很大的應(yīng)用潛力。近年來,只有少數(shù)的MOFs材料作為超級電容器電極材料應(yīng)用于超級電容器中。本文選取了ZIF-8和ZIF-67兩種MOF材料,并將它們作為載體分別負(fù)載其他活性物質(zhì)制備復(fù)合材料,通過XRD,傅立葉紅外光譜,氮?dú)獾葴匚矫摳角�,掃描電子顯微鏡,透射電子顯微鏡等手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,并在水系電解液中進(jìn)行了諸如循環(huán)伏安法,計時電位法、電化學(xué)阻抗和循環(huán)壽命等電化學(xué)表征。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)ZIF-8和ZIF-67首次作為電極材料在水性電解液體系的超級電容器中應(yīng)用,在6 M KOH電解液中,由循環(huán)伏安曲線可以看出,電極材料表現(xiàn)出了良好的可逆性和較高的電化學(xué)活性,在5 m V s-1掃描速率下,比電容分別達(dá)到96和65 F g-1;對于ZIF-8,在未添加額外碳源的情況下,通過對其在723 K氮?dú)庀蚂褵入娙菽苓_(dá)到185F g-1。(2)分別制備了系列固體超強(qiáng)酸SO42-/Ti OSO42-/Sn O2、SO42-/Zr O2、SO42-/Fe2O3,將它們作為電極材料用于超級電容器中,以0.5 M的H2SO4溶液為電解液,在5 m V s-1掃描速率下比電容可達(dá)到30 F g-1、19 F g-1、21 F g-1、28 F g-1。(3)ZIF-8是一種優(yōu)秀的載體,可以作為主體負(fù)載其他更多的活性物質(zhì)作為超級電容器電極材料來提高活性物質(zhì)本身的電化學(xué)性能,本文中分別制備了二氧化錫量子點(diǎn)、非晶態(tài)NI-B合金、Ni2CO3(OH)2,將ZIF-8作為載體分別對它們進(jìn)行負(fù)載制備復(fù)合材料并將其作為電極材料,在6 M KOH電解液中表現(xiàn)為氧化還原贗電容,在5 m V s-1掃描速率下復(fù)合材料的比電容可達(dá)到931 F g-1、866 F g-1、851 F g-1,遠(yuǎn)高于二氧化錫量子點(diǎn)、非晶態(tài)NI-B合金、Ni2CO3(OH)2的241 F g-1、563 F g-1、668 F g-1,具有成為優(yōu)秀的超級電容器電極材料的潛力。(4)ZIF-67作為結(jié)構(gòu)與ZIF-8相同的MOFs材料,只是鈷原子代替鋅原子,也是一種良好的載體,本文制備了Ni2CO3(OH)2和草酸鎳,將ZIF-67作為載體負(fù)載他們制備復(fù)合材料并將其作為電極材料,在6 M KOH電解液中表現(xiàn)為氧化還原贗電容,在5 m V s-1掃描速率下復(fù)合材料的比電容可達(dá)到1037和1020 F g-1,高于Ni2CO3(OH)2和草酸鎳的668 F g-1和870 F g-1,在超級電容器方面也具有較大的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM53;O646.54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2549007