本文關(guān)鍵詞：泡沫鎳基原位自生長NiO及NiO復(fù)合材料及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：超級電容器是一種新型的儲能元件，兼具電容器與電池的優(yōu)點(diǎn)，是目前能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。超級電容器電極材料的電化學(xué)性質(zhì)對超級電容器的性能具有決定性作用，因此提高電極材料的電化學(xué)性能是提高超級電容器儲能能力的重要途徑。本文以提高氧化鎳電極材料的比容量為目的，以泡沫鎳為基底和生長源，分別從制備方法和制備條件出發(fā)，研究它們對產(chǎn)物比電容的影響，獲得接近理論比電容的氧化鎳電極材料；并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步原位合成SnO2/NiO, PANI/NiO復(fù)合電極材料，分別對其形貌結(jié)構(gòu)，電化學(xué)特性進(jìn)行分析。 以泡沫鎳和草酸為原料，將通氧燒結(jié)的泡沫鎳與草酸水熱反應(yīng)后再燒結(jié)制得NiO電極材料，操作簡單而且成本較低，其微觀形貌由大小均一的微觀顆粒組成，電化學(xué)測試結(jié)果也表明制得的NiO電極材料具有良好的循環(huán)特性，放電比電容可達(dá)到126F/g。在此基礎(chǔ)上對生長方法進(jìn)行改進(jìn)，直接將泡沫鎳與草酸進(jìn)行水熱反應(yīng)后燒結(jié)，結(jié)果表明兩者具有相似的微觀形貌，但改進(jìn)后的方法制得的NiO電極材料最高比電容可達(dá)到250F/g。進(jìn)一步對反應(yīng)過程進(jìn)行優(yōu)化，完全省略燒結(jié)過程，將泡沫鎳與草酸水熱合成后將產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)分解，其微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，形貌呈現(xiàn)銀耳狀，，電化學(xué)測試后發(fā)現(xiàn)其比電容高達(dá)2049.4F/g。 在此基礎(chǔ)上，我們對NiO材料進(jìn)行復(fù)合，希望能夠得到更大比電容的電極材料。以SnCl4，氨水，草酸為原料，通過溶膠-凝膠法制得Sn(OH)4溶膠之后與泡沫鎳進(jìn)行水熱反應(yīng)，其產(chǎn)物形貌為納米顆粒，均勻的覆蓋在泡沫鎳基底表面，電化學(xué)測試的結(jié)果表明其具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性及循環(huán)壽命，最大比電容可達(dá)到1460F/g。 合成金屬氧化物復(fù)合電極材料后，我們進(jìn)一步探索合成導(dǎo)電聚合物復(fù)合電極材料。以苯胺和過硫酸銨溶液為原料，以泡沫鎳與草酸水熱后的產(chǎn)物作為基底，室溫下進(jìn)行原位聚合。分別討論了不同質(zhì)子酸及其聚合條件對產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)以鹽酸為質(zhì)子酸效果最佳，其產(chǎn)物呈納米花狀，且電化學(xué)性能良好，最大比電容可達(dá)2565.45F/g。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 氧化鎳 復(fù)合材料 電化學(xué)性能測試
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 超級電容器簡述10-14
• 1.2.1 超級電容器原理10-11
• 1.2.2 超級電容器性能特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 超級電容器的缺點(diǎn)12
• 1.2.4 超級電容器發(fā)展趨勢12
• 1.2.5 超級電容器電極材料12-14
• 1.3 本論文的選題及設(shè)計(jì)思路14-15
• 第二章 二步法原位合成 NiO 電極材料及其性能的研究15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分15-18
• 2.2.1 試劑與材料15
• 2.2.2 樣品的制備15-17
• 2.2.3 氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的測試17-18
• 2.3 氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)表征及結(jié)果分析18-21
• 2.3.1 掃描電鏡(SEM)和 X-射線粉末衍射(XRD)測試結(jié)果分析18-21
• 2.4 影響因素的討論21-24
• 2.4.1 燒結(jié)溫度的影響21-22
• 2.4.2 燒結(jié)時(shí)間的影響22
• 2.4.3 水熱時(shí)間的影響22-23
• 2.4.4 水熱溫度的影響23-24
• 2.5 氧化鎳電極材料的電化學(xué)性能結(jié)果分析24-25
• 2.5.1 電化學(xué)測試結(jié)果分析24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 一步法原位合成 NiO 電極材料及其性能的研究26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 3.2.1 試劑與材料26
• 3.2.2 樣品的制備26-27
• 3.2.3 氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能測試27
• 3.3 氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果分析27-29
• 3.3.1 掃描電鏡(SEM)和 X-射線粉末衍射(XRD)測試結(jié)果分析27-29
• 3.4 氧化鎳電極材料的電化學(xué)性能結(jié)果分析29-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 電化學(xué)分解法合成 NiO 電極材料及其性能的研究37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分37-38
• 4.2.1 試劑與材料37
• 4.2.2 樣品的制備37-38
• 4.3 氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果分析38-39
• 4.3.1 掃描電鏡(SEM)和 X-射線粉末衍射(XRD)測試結(jié)果分析38-39
• 4.4 氧化鎳電極材料的電化學(xué)性能39-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第五章 水熱法合成 SnO_2/NiO 及其電化學(xué)性能的研究49-61
• 5.1 引言49
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分49-50
• 5.2.1 試劑與材料49
• 5.2.2 樣品的制備49-50
• 5.3 SnO_2/NiO 電極材料的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果分析50-52
• 5.3.1 掃描電鏡(SEM)測試結(jié)果分析50
• 5.3.2 X-射線衍射(XRD)測試結(jié)果分析50-51
• 5.3.3 電鏡-能譜微區(qū)分析法測試結(jié)果分析51-52
• 5.4 二氧化錫/氧化鎳復(fù)合材料的電化學(xué)性能討論52-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 原位合成PANI/NiO 電極材料及電化學(xué)性能的研究61-88
• 6.1 引言61
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 6.2.1 試劑與材料61
• 6.2.2 樣品的制備61-62
• 6.3 聚苯胺/氧化鎳復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果分析62-64
• 6.3.1 掃描電鏡(SEM)和 X-射線粉末衍射(XRD)測試結(jié)果分析62-64
• 6.4 聚苯胺/氧化鎳電極材料的電化學(xué)性能結(jié)果分析與討論64-87
• 6.4.1 酸的種類與 pH 的影響64-80
• 6.4.2 水熱時(shí)間的影響80-82
• 6.4.3 水熱溫度的影響82-84
• 6.4.4 聚合時(shí)間的影響84-87
• 6.5 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻(xiàn)90-98
• 碩士期間成果98-99
• 后記和致謝99

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7 楊e

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