本文關(guān)鍵詞：四氧化三鈷納米簇及其復(fù)合材料的制備與電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器作為一種新型的電化學(xué)儲能元件,具有快速充放電、大功率輸出、使用溫限寬、超長循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。開發(fā)高性能電極材料是提高超級電容器能量密度的關(guān)鍵。近年來,一些過渡金屬氧化物及其二元系材料,如Co_3O_4、Ni Co_2O_4、Mn O2等,因其原材料廉價(jià)易得、制備方法簡單可控、能發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生較高比電容、具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性而獲得人們的高度重視。本論文主要圍繞Co_3O_4及其復(fù)合電極材料的制備、形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能開展了以下研究工作:(1)通過水熱-熱解法,以六水硝酸鈷為原料,尿素為沉淀劑,通過改變水熱反應(yīng)體系中填裝度的大小,制備出具有相同物相、不同形貌的Co_3O_4產(chǎn)物。掃描電鏡測試分析表明,70%填裝度下的Co_3O_4產(chǎn)物具有均勻規(guī)則的納米簇狀結(jié)構(gòu),對不同填裝度下Co_3O_4產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)測試,結(jié)果表明,70%填裝度下的Co_3O_4電極的比電容在電流密度為1 A/g時達(dá)到961 F/g,當(dāng)電流密度增加至20 A/g時,其比電容保持率為76%;在充放電500次后其電容損失率僅約為10%。交流阻抗分析結(jié)果表明,70%填裝度下的Co_3O_4電極的電荷傳遞電阻非常小,具有比較好的超電容阻抗特性。(2)分別以Co_3O_4/泡沫鎳和Co_3O_4/碳纖維為基底材料,通過綠色環(huán)保的電化學(xué)沉積法制備出Ni Co_2O_4/Co_3O_4復(fù)合材料。掃描電鏡分析結(jié)果表明,在泡沫鎳和碳纖維基底下均呈現(xiàn)出均勻的納米級魚鱗片狀結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)使得鈷酸鎳擁有較大的比表面積與較快的電子離子傳遞速率。對Co_3O_4/泡沫鎳、Co_3O_4/碳纖維、Ni Co_2O_4/Co_3O_4/泡沫鎳和Ni Co_2O_4/Co_3O_4/碳纖維四種材料進(jìn)行電化學(xué)測試,結(jié)果表明,在碳纖維基底電極材料中,離子與電子間傳遞的速率更快,擴(kuò)散路徑更短,Ni Co_2O_4的電化學(xué)活性更強(qiáng)。碳纖維基底電極的放電時間明顯比泡沫鎳基底電極的放電時間長。在1 A/g電流密度下,Ni Co_2O_4/Co_3O_4/碳纖維電極比電容響應(yīng)值高達(dá)1880 F/g。交流阻抗結(jié)果表明,Ni Co_2O_4/Co_3O_4/碳纖維復(fù)合材料的內(nèi)阻最小。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 四氧化三鈷 鈷酸鎳 電極材料
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM53;TB33
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-11
• 1 緒論11-28
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 超級電容器簡介12-17
• 1.2.1 雙電層電容器及其工作原理13-15
• 1.2.2 法拉第準(zhǔn)電容器及其工作原理15-17
• 1.3 超級電容器電極材料17-25
• 1.3.1 碳基電極材料17-20
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物電極材料20
• 1.3.3 過渡金屬氧化物電極材料20-25
• 1.4 選題依據(jù)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容25-27
• 1.4.1 選題依據(jù)25-26
• 1.4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容26-27
• 1.5 論文的創(chuàng)新點(diǎn)27-28
• 2 實(shí)驗(yàn)條件和表征方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 材料的形貌結(jié)構(gòu)表征29-31
• 2.2.1 X射線衍射29-30
• 2.2.2 傅里葉紅外光譜30
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡30-31
• 2.3 材料的電化學(xué)性能表征31-34
• 2.3.1 循環(huán)伏安測試32
• 2.3.2 恒電流充放電測試32-33
• 2.3.3 交流阻抗測試33-34
• 3 水熱熱解法合成Co_3O_4及其電容特性研究34-47
• 3.1 引言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 3.2.1 基底的預(yù)處理35
• 3.2.2 樣品的制備35-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-46
• 3.3.1 填裝度對材料形貌結(jié)構(gòu)的影響36-40
• 3.3.2 填裝度對材料電化學(xué)性能的影響40-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 Ni Co_2O_4/Co_3O_4納米復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究47-60
• 4.1 引言47-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 4.2.1 不同基底四氧化三鈷材料的制備48
• 4.2.2 鈷酸鎳材料的制備48-49
• 4.2.3 Co_3O_4/NiCo_2O_4納米復(fù)合材料的制備49
• 4.3 Co_3O_4/NiCo_2O_4的表征及電化學(xué)性能研究49-58
• 4.3.1 XRD測試分析49-51
• 4.3.2 形貌測試分析51-54
• 4.3.3 循環(huán)伏安測試分析54-56
• 4.3.4 恒電流充放電測試分析56-57
• 4.3.5 交流阻抗測試分析57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

  本文關(guān)鍵詞：四氧化三鈷納米簇及其復(fù)合材料的制備與電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：277448