超級電容器是一種功率密度大、充放電倍率高、循環(huán)穩(wěn)定性較好的電化學儲能器件,而先進電極材料的開發(fā)是提升超級電容器電化學性能的主要手段。氮化釩（Vanadium Nitride,VN）作為一種重要的負極材料,以其較寬的電位窗口（堿性水系條件下,電壓范圍為-1.2～0 V）、高比容量(約1340 F g^-1)等優(yōu)點受到廣泛關注。同時,氮化釩也存在影響其進一步發(fā)展的諸多缺點,如:在堿性水系條件下最能體現(xiàn)氮化釩作為電容器電極材料的優(yōu)勢,但其循環(huán)穩(wěn)定性很差;氮化釩需要和炭材料復合來提高其穩(wěn)定性和比電容,卻帶來了電壓降的問題;氮化釩最本征的電荷存儲過程仍處于猜測階段,至今沒有明確的機理提出。本論文針對以上問題展開研究,主要包括以下四部分:（1）氮化釩的電化學穩(wěn)定性較差,較短的充放電循環(huán)就會發(fā)生嚴重的容量衰減,而碳材料包覆是提升電極活性物質(zhì)循環(huán)穩(wěn)定性的一種有效方法。殼聚糖是一種被廣泛使用的天然生物質(zhì)材料,可與表面活性劑F-127組裝成特殊的結(jié)構(gòu)體系。利用殼聚糖、F-127和偏釩酸銨形成的生物源制備金屬-有機納米材料作為前驅(qū)體,制備碳包覆結(jié)構(gòu)的氮化釩/炭材料復合電極材料,從而提升其... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量及符號
第1章 緒論
    1.1 新型儲能材料與氮化釩材料概述
    1.2 氮化釩材料的制備方法和儲能機理概述
    1.3 氮化釩/碳納米復合材料
        1.3.1 成型炭與氮化釩材料的復合材料
        1.3.2 無定型炭與氮化釩材料的復合材料
    1.4 其他氮化釩基納米復合材料
        1.4.1 氮化釩/氮化鈦的納米復合材料
        1.4.2 基于氮化釩的三元納米復合材料
    1.5 氮化釩負極超級電容器
    1.6 氮化釩材料儲能機理概述
    1.7 課題的提出
        1.7.1 研究目標
        1.7.2 擬解決的科學問題
        1.7.3 研究內(nèi)容
第2章 材料表征與測試
    2.1 材料設計
    2.2 實驗用品
        2.2.1 試劑與材料
        2.2.2 儀器和設備
    2.3 材料表征
    2.4 電極材料的電化學性能測試
        2.4.1 三電極測試系統(tǒng)
        2.4.2 電化學性能測試
第3章 殼聚糖-F-127負載NH_4VO_3構(gòu)筑CNS@VN材料
    3.1 引言
    3.2 材料的合成與制備
        3.2.1 殼聚糖微球的合成
        3.2.2 殼聚糖微球負載含釩離子
        3.2.3 炭和氮化釩的納米復合材料的制備
        3.2.4 Co_3O_4的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 空心炭球殼@氮化釩納米復合材料的制備與表征
        3.3.2 空心炭球殼@氮化釩納米復合材料的電化學性能
    3.4 小結(jié)
第4章 氮化釩表面單一VO_2氧化物層對其循環(huán)穩(wěn)定性的影響
    4.1 引言
    4.2 材料的合成與制備
        4.2.1 1,2-二甲基咪唑-釩-金屬有機框架結(jié)構(gòu)的合成
        4.2.2 氮化釩@單層VO_2氧化物的制備
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 小結(jié)
第5章 氮化釩/炭納米復合負極材料的壓降研究
    5.1 引言
    5.2 材料的合成與制備
        5.2.1 果膠/VCl_3膜的合成
        5.2.2 果膠/NaVO_3前驅(qū)體的合成
        5.2.3 炭/氮化釩復合負極材料的制備
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 拓展實驗
    5.5 小結(jié)
第6章 晶面間距對氮化釩性能的影響及儲能機理
    6.1 引言
    6.2 材料的制備
        6.2.1 陰離子釩有機框架結(jié)構(gòu)(V-MOFs)的合成
        6.2.2 氮化釩基納米負極材料的合成
        6.2.3 PAA和 PVP負載NH_4VO_3 的前驅(qū)體的制備
    6.3 結(jié)果與討論
    6.4 拓展實驗:基于PAA和PVP制備的VN材料
    6.5 小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
致謝
附錄 A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]A Novel Hierarchical Porous 3D Structured Vanadium Nitride/Carbon Membranes for High-performance Supercapacitor Negative Electrodes[J]. Yage Wu,Yunlong Yang,Xiaoning Zhao,Yongtao Tan,Ying Liu,Zhen Wang,Fen Ran.  Nano-Micro Letters. 2018(04)
[2]Electrospun polyporous VN nanofibers for symmetric all-solid-state supercapacitors[J]. Dandan ZHANG,Jing LI,Zhen SU,Sanyuan HU,Heping LI,Youwei YAN.  Journal of Advanced Ceramics. 2018(03)
[3]Electrodes based on nano-tree-like vanadium nitride and carbon nanotubes for micro-supercapacitors[J]. Nadir Ouldhamadouche,Amine Achour,Raul Lucio-Porto,Mohammad Islam,Shahram Solaymani,Ali Arman,Azin Ahmadpourian,Hamed Achour,Laurent Le Brizoual,Mohamed Abdou Djouadi,Thierry Brousse.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(06)



本文編號：3201865