【摘要】：本論文成功制備了氮摻雜介孔中空碳納米球(N-MHCNS)及其與NiCo_2O_4的復(fù)合材料作為超級(jí)電容器的電極材料。利用X射線衍射、顯微共聚焦拉曼光譜、X射線光電子能譜、BET比表面積測(cè)試、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡對(duì)制備的電極材料進(jìn)行物質(zhì)表征;利用電化學(xué)工作站中進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試、恒電流充放電測(cè)試、交流阻抗測(cè)試對(duì)電極材料進(jìn)行電化學(xué)表征。具體實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分。1.利用聚甲基丙烯酸酯類(PMMA-PBMA-PMAA)作為軟模板,通過(guò)乳膠聚合反應(yīng),得到中空聚吡咯微球,再將其置于氮?dú)夥諊M(jìn)行高溫碳化,得到氮摻雜介孔中空碳納米球,并探討了不同碳化溫度下形成的氮摻雜介孔中空碳納米球電化學(xué)性能的差異。利用物質(zhì)表征來(lái)探究材料的形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、元素組成及含量等。電化學(xué)表征發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳化溫度為700℃時(shí),得到的氮摻雜介孔中空碳納米球(N-MHCNS700)電化學(xué)性能最佳。電化學(xué)性能表現(xiàn)為:當(dāng)電流密度為1 A g~(-1)時(shí),N-MHCNS700的比電容為275.7 F g~(-1);當(dāng)電流密度為20 A g~(-1)時(shí),其比電容依舊能達(dá)到電流密度為1 A g~(-1)時(shí)的54.4%;在電流密度為10 A g~(-1)條件下經(jīng)過(guò)5000次循環(huán)充放電測(cè)試,N-MHCNS700的比電容近乎沒(méi)有衰退;當(dāng)N-MHCNS700的功率密度為500.8 W kg~(-1),能量密度為29.9 Wh kg~(-1)。因此,N-MHCNS700作為超級(jí)電容器的電極材料,展現(xiàn)了良好的電化學(xué)性能。2.利用水熱反應(yīng),制備了N-MHCNS700@Ni-Co-MOF材料,煅燒后形成了N-MHCNS700@NiCo_2O_4尖晶石復(fù)合材料。利用物質(zhì)表征對(duì)材料形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。電化學(xué)表征性能如下:當(dāng)電流密度為1 A g~(-1)時(shí),復(fù)合材料比電容為996.1 F g~(-1);當(dāng)電流密度為10 A g~(-1)時(shí),復(fù)合材料比電容依舊能達(dá)到電流密度為1 A g~(-1)時(shí)的70.5%;當(dāng)復(fù)合材料功率密度為624.9 W kg~(-1)時(shí),能量密度為42.8Wh kg~(-1)。相較于N-MHCNS700,復(fù)合材料在比電容和能量密度方面得到提升。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB33;TM53
【圖文】：

第一章 緒論技的突破式發(fā)展，人類對(duì)于能源的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。在煤炭化石能源不斷開(kāi)采的情況下，它們的儲(chǔ)備已經(jīng)面臨枯竭，了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，為了滿足人類對(duì)能源的迫的不斷創(chuàng)新，為了促進(jìn)社會(huì)的不斷發(fā)展，高效的能量?jī)?chǔ)存的需求。特別是近年來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視并且比重。作為一種環(huán)境友好型的高效能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換裝置，人員青睞，一大批有關(guān)超級(jí)電容器的論文如雨后春筍般涌也被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如：電子產(chǎn)品、新能源汽車、發(fā)容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型能源儲(chǔ)存設(shè)，它具備更高的能量密度；相較于電池，它具備更高的具備充放電快、循環(huán)穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)異的性能，使得其表現(xiàn)出廣泛的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景

是利用電極表面/電解液之間形成的雙電層來(lái)儲(chǔ)存器類似于平行板電容器，正負(fù)電極吸附電解液中相反的電負(fù)極的表面，從而形成與電極表面電荷數(shù)量相等但是電荷，這兩個(gè)層面的電荷不能穿過(guò)界面，所以能夠形成雙電層間施加電場(chǎng)時(shí)，電解液中的正負(fù)離子會(huì)在電場(chǎng)的強(qiáng)制作用正負(fù)電極的表面，形成雙電層，從而產(chǎn)生更高的電場(chǎng)，與達(dá)到電場(chǎng)強(qiáng)度相等時(shí)，相互抵消，在此過(guò)程中儲(chǔ)存能量。，電極間電勢(shì)差降低，電極表面的正負(fù)離子回到電解液中生電流，釋放能量。這就是雙電層電容器的充放電機(jī)理。個(gè)充放電過(guò)程中不會(huì)涉及到氧化還原反應(yīng)，因此為了能夠面積較大的材料更適合作為電極材料。碳納米管、碳納米有高比表面積的碳材料，一直備受歡迎。同時(shí)，正因?yàn)樘贾械恼?fù)離子吸附在電極表面儲(chǔ)存能量，使得其展現(xiàn)出較

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 許萍;王峰;;La_2O_3對(duì)形成鎂鋁尖晶石轉(zhuǎn)變溫度的影響[J];中國(guó)陶瓷;2015年10期

本文編號(hào)：2742670