本文關(guān)鍵詞：碳納米復(fù)合材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 納米石墨烯片 三維碳納米管網(wǎng) MnO_2 Ni(OH)_2 超級(jí)電容器

【摘要】：當(dāng)今人類面臨能源日漸短缺、環(huán)境日益惡化的嚴(yán)重問(wèn)題,發(fā)展可再生的新型能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)裝置迫在眉睫。超級(jí)電容器又稱為電化學(xué)電容器,是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型電化學(xué)儲(chǔ)能器件,由于具有比充電電池高的功率密度、比傳統(tǒng)電容器高的能量密度特性等優(yōu)點(diǎn)使其在各個(gè)行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用前景。雖然超級(jí)電容器充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好,但是如何獲得更高的能量密度,同時(shí)保持優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和低的生產(chǎn)成本成為超級(jí)電容器進(jìn)一步發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)。本論文的工作從決定電容器性能的關(guān)鍵因素—電極材料入手,創(chuàng)新性地以溫室氣體CO2為原料制備了電化學(xué)性能優(yōu)異的碳納米復(fù)合材料。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.首次采用燃燒-淬火結(jié)合水熱法在不同溫度下制備了不同形貌的納米石墨烯片摻雜的二氧化錳復(fù)合材料。利用SEM、XRD、Raman、TEM和BET等表征手段對(duì)復(fù)合材料的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和比表面積等進(jìn)行了分析。當(dāng)反應(yīng)溫度控制在40℃時(shí)制備了納米石墨烯片摻雜的二氧化錳納米顆粒,該材料在1M Na2SO4、溶液中、5-50mV s-1的掃速范圍內(nèi)均表現(xiàn)出了優(yōu)異的雙層電容性能。電流密度為1Ag-1時(shí)該材料的比電容為171.3F g-1,循環(huán)掃描3000圈后比電容仍然保持了150.6F g-1。當(dāng)反應(yīng)溫度增加到140℃時(shí)制備了納米石墨烯片摻雜的二氧化錳納米管復(fù)合材料,該材料結(jié)晶性強(qiáng)、導(dǎo)電性好,表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。在1M Na2SO4溶液中、5-50mVs-1的掃速范圍內(nèi)均表現(xiàn)出了優(yōu)異的雙層電容性能。電流密度為1A g-1時(shí)該材料的比電容為290.6Fg-1,循環(huán)掃描3000圈后比電容仍然保持了265.4Fg-1。 2.采用氣相沉積的方法以對(duì)環(huán)境有害的溫室氣體CO2為原料、金屬M(fèi)g為還原劑、鎳網(wǎng)為模板首次制備了三維碳納米管網(wǎng)(CNTF)。并且在此基礎(chǔ)之上利用水熱法制備了電化學(xué)性能優(yōu)異的Ni(OH)2/CNTF復(fù)合電極材料。該材料在6MKOH溶液中、5～100mV s-1的掃速范圍內(nèi)均表現(xiàn)出了優(yōu)異的贗電容性能。以整個(gè)電極質(zhì)量計(jì),在電流密度0.5Ag-1時(shí)Ni(OH)2/CNTF的比電容為259F g-,當(dāng)電流密度為10A g-1后比電容仍保持在131Fg-1。經(jīng)過(guò)2000次恒流充放電循環(huán)后比電容仍保持在初始值的94%,表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：納米石墨烯片 三維碳納米管網(wǎng) MnO_2 Ni(OH)_2 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：信陽(yáng)師范學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 超級(jí)電容器概述11
• 1.2 超級(jí)電容器分類及工作原理11-14
• 1.2.1 超級(jí)電容器分類11-12
• 1.2.2 超級(jí)電容器工作原理12-14
• 1.3 超級(jí)電容器的組成14-16
• 1.4 超級(jí)電容器的性能指標(biāo)16-19
• 1.5 電極材料研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5.1 碳電極材料19-20
• 1.5.2 金屬氧化物/氫氧化物電極材料20-21
• 1.5.3 導(dǎo)電聚合物電極材料21
• 1.6 存在的問(wèn)題與本課題研究的內(nèi)容與意義21-22
• 第2章 樣品制備及表征方法22-30
• 2.1 引言22-23
• 2.2 樣品的制備方法23-24
• 2.2.1 納米石墨烯片及其與二氧化錳復(fù)合材料的制備方法23
• 2.2.2 三維碳納米管網(wǎng)及其與氫氧化鎳的制備方法23-24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)藥品24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.5 材料表征技術(shù)25-30
• 2.5.1 掃描電子顯微技術(shù)25-26
• 2.5.2 透射電子顯微技術(shù)26-27
• 2.5.3 X射線衍射技術(shù)27-28
• 2.5.4 拉曼光譜技術(shù)28-29
• 2.5.5 熱失重分析技術(shù)29
• 2.5.6 氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)29-30
• 第3章 納米石墨烯片/二氧化錳復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究30-41
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-33
• 3.2.1 樣品的制備31
• 3.2.2 電極制備31-32
• 3.2.3 樣品表征32
• 3.2.4 樣品的電化學(xué)性能測(cè)試32-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-39
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)表征33-34
• 3.3.2 形貌表征34-36
• 3.3.3 生長(zhǎng)機(jī)理分析36-37
• 3.3.4 電化學(xué)性能表征37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 三維碳納米管的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42-43
• 4.2.1 樣品制備42
• 4.2.2 電極制備42-43
• 4.2.3 樣品的電化學(xué)性能測(cè)試43
• 4.2.4 樣品表征43
• 4.3 結(jié)果與討論43-51
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)表征43-45
• 4.3.2 形貌表征45-47
• 4.3.3 生長(zhǎng)機(jī)理分析47-49
• 4.3.4 電化學(xué)性能表征49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 結(jié)論53-54
• 5.1 結(jié)論53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-63
• 攻讀學(xué)位期間獲得與學(xué)位論文相關(guān)的科研成果目錄63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 鄧梅根,張治安,胡永達(dá),汪斌華,楊邦朝;活化和表面改性對(duì)碳納米管超級(jí)電容器性能的影響[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

2 文越華,曹高萍,程杰,楊裕生;納米孔玻態(tài)炭—超級(jí)電容器的新型電極材料 I.固化溫度對(duì)其結(jié)構(gòu)和電容性能的影響[J];新型炭材料;2003年03期

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本文編號(hào)：908845