超級電容器能在保持高功率密度情況下仍然具有較高的能量密度,因而近些年被大量研究。電極材料是超級電容器中的核心組成部分,對超級電容器整個器件的性能起決定作用。錳,鈷,鎳氧化物因為在自然界中含量豐富,價格低廉,同時具有較高的理論比電容值,因此常被用作超級電容器的電極材料。核殼結(jié)構(gòu)可以縮短離子擴散距離、可以增加電極材料的比電容值、增強電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性�；诖�,我們將金屬氧化物制備成具有核殼結(jié)構(gòu)的電極材料,獲得了性能優(yōu)異的超級電容器電極。本論文的研究工作主要包括:（1）MnO₂納米片/MnO₂納米管/三維石墨烯泡沫核殼分級結(jié)構(gòu)復合電極材料的制備及其電化學性能研究。通過化學氣相沉積法和水熱法,制備得到核殼結(jié)構(gòu)的復合電極材料。利用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜等測試手段對樣品的形貌和組分進行了表征。用三電極測試系統(tǒng)對電極材料的負載量與電化學性能之間的關(guān)系進行了研究,結(jié)果表明當活性物質(zhì)的負載量達到60%時,在掃速為2 mV/s時,基于整個電極質(zhì)量計算得到的全電極的質(zhì)量比電容值達到176 F/g。在50mV/s時,經(jīng)過5000次長循... 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

NiCo2O4@NiO核殼結(jié)構(gòu)納米線陣列的合成流程圖；(B)(C)分別為低倍和高倍下NiCo2O4納米線陣列的場發(fā)射掃描電鏡圖(D)(E)分別為低倍和高倍下NiCo2O4@NiO納米線陣列的掃描電鏡圖

[66]。圖4 (a)單獨的NiCo2O4納米片的掃描電鏡圖;(b) NiCo2O4@NiCo2O4核殼結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖[66]Fig.4 SEM images of (a) the bare NiCo2O4nanoflake array and (b) the NiCo2O4@NiCo2O4core/shell nanoflake array[66].1.4.3 二維納米結(jié)構(gòu)二維納米結(jié)構(gòu)的材料指有兩個維度的尺寸在納米尺寸之外。由于納米結(jié)構(gòu)低維度的特性不同于塊體，近年來，二維納米材料已經(jīng)成為材料研究的核心領(lǐng)域。有特定幾何形狀的二維納米材料表現(xiàn)出獨特的形貌依賴特性，也被用來作為納米裝置關(guān)鍵組分的結(jié)構(gòu)單元[76]。二維納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應用在生物、物理、化學和醫(yī)學方面[77]。當下研究的二維納米結(jié)構(gòu)主要包括納米片，納米盤，納米薄片，納米墻等[78-80]。1.4.4 三維納米結(jié)構(gòu)作為超級電容器電極，三維多孔結(jié)構(gòu)提供了較大的比表面積，界限分明的離子擴散通道以及良好的機械穩(wěn)定性[53]。三維納米結(jié)構(gòu)電極的制備可以使用三維金屬泡沫作為模板，在其上原位生長活性物質(zhì)，或者是采用三維多孔碳為模板，將活性物質(zhì)通過摻雜，沉淀等方式集成到多孔模板內(nèi)。目前研究的三維納米結(jié)構(gòu)主要有金屬泡沫作為集流體制備的三維多孔結(jié)構(gòu)[50, 81, 82]，三維富碳材料[83-85]以及三維贗電容材料[86-88]。1.5 論文選題意義與主要研究內(nèi)容目前超級電容器面臨的主要問題有：第一

圖 5 三維石墨烯泡沫的制備流程圖Fig.5 Schematic illustrate the synthetic procedure of the three – dimensional graphene foam (3DGF).三維石墨泡沫的制備流程如圖 5 所示，用甲烷(CH4)做為碳源，商用的泡沫鎳作為模板，用化學氣相沉積法在其上生長三維石墨烯泡沫，然后用鹽酸溶液將鎳骨架刻蝕掉，得到三維石墨烯泡沫，具體試驗步驟如下：（1）將商用的泡沫鎳剪成 2 厘米寬的長條，并且分別在乙醇，丙酮，去離子水中超聲清洗 10 分鐘，除去泡沫鎳表面的氧化層；（2）將清洗好的泡沫鎳放置于石英舟上，將石英舟置于管式爐溫區(qū)的中心位置，然后將石英管密封，通氬氣 20 分鐘左右，排盡石英管內(nèi)的空氣；（3）設(shè)置參數(shù)將管式爐 60 分鐘升溫到 1050℃，并在 1050℃退火 15 分鐘，在此實驗過程中的氣體氛圍氬氣和氫氣，流量分別為 700 sccm 和 60 sccm；（4）保持上一步驟中的氣體流量不變，以 50 sccm 的流量通入甲烷 5 分鐘，反

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Facile synthesis of high electrical conductive CoP via solid-state synthetic routes for supercapacitors[J]. Yumei Hu,Maocheng Liu,Qingqing Yang,Lingbin Kong,Long Kang.  Journal of Energy Chemistry. 2017(01)
[2]超級電容器綜述[J]. 李歆.  中國電子商情(基礎(chǔ)電子). 2009(11)



本文編號：3482220