【摘要】：本論文主要使用簡(jiǎn)單、廉價(jià)、環(huán)保的方法合成具有優(yōu)異電化學(xué)儲(chǔ)能性能的電極材料,然后通過(guò)XRD、XPS、SEM、TEM等儀器對(duì)材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析,最后通過(guò)循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)單電極材料及組裝的非對(duì)稱超級(jí)電容器進(jìn)行電化學(xué)儲(chǔ)能性能分析,具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1.通過(guò)一步水熱法,以異丙醇為溶劑,在三維的網(wǎng)狀泡沫鎳上生長(zhǎng)多孔的Co1.29Ni1.71O4納米片,通過(guò)SEM可以看到不規(guī)則的Co1.29Ni1.71O4納米片完全覆蓋在泡沫鎳基底上,納米片之間有很多不規(guī)則的孔。直接以NF@Co1.29Ni1.71O4作為工作電極,在三電極體系中通過(guò)恒電流充放電對(duì)單電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,在5 m A cm-2的電流密度下,其能持續(xù)放電近700 s,面積電容高達(dá)6.75 F cm-2,在50 m A cm-2的電流密度下,其面積電容保留值為74.4%,這些性能明顯優(yōu)于其它鎳鈷氧化物。2.使用簡(jiǎn)單、低耗能、綠色環(huán)保的一步水熱法在泡沫鎳上生長(zhǎng)三維的石墨烯,成功地合成了三維的石墨烯泡沫(NF@r GO),然后通過(guò)水熱和高溫退火將超薄的Ni Mo O4納米片原位生長(zhǎng)在三維的石墨烯泡沫上(NF@r GO@Ni Mo O4),通過(guò)SEM可以清晰看到Ni Mo O4為蜂窩狀的納米片狀結(jié)構(gòu)和石墨烯的褶皺,直接以NF@r GO@Ni Mo O4為工作電極,在三電極體系中使用不同的電化學(xué)方法進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能(56%的電容保留,1到20 m A cm-2)和循環(huán)穩(wěn)定性(93.1%的電容保留,1000次循環(huán))。3.使用簡(jiǎn)單的方法以泡沫鎳為基底合成了Co2Ni O4、Ni Mn2O4及其復(fù)合物Co2Ni O4@Ni Mn2O4,分別進(jìn)行SEM形貌分析,發(fā)現(xiàn)Co2Ni O4為分層的納米片狀結(jié)構(gòu),Ni Mn2O4為類似花瓣?duì)畹谋∑Y(jié)構(gòu),復(fù)合物Co2Ni O4@Ni Mn2O4成功保留了Co2Ni O4納米片狀結(jié)構(gòu)和Ni Mn2O4的花瓣?duì)畹谋∑Y(jié)構(gòu),花瓣?duì)畹腘i Mn2O4薄片覆蓋在Co2Ni O4納米片上,在TEM中可以清晰看見(jiàn)這兩種化合物的分界。直接以NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4為工作電極進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,在30 m A cm-2的電流密度下,其面積電容高達(dá)13.35 F cm-2,以NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4作為正極,石墨烯涂在泡沫鎳上作為負(fù)極組裝成非對(duì)稱超級(jí)電容器(NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4//r GO),在3 M KOH堿性電解液中,其表現(xiàn)出寬的電勢(shì)窗(0-1.8 V),功率密度為292.2 m W cm-2時(shí),能量密度為1.38 m Wh cm-2,能量密度為3.01 m Wh cm-2時(shí),功率密度為58.23 m W cm-2。
[Abstract]:In this thesis, the electrode materials with excellent electrochemical energy storage properties were synthesized by simple, cheap and environmentally friendly methods. Then the morphology and structure of the materials were analyzed in detail by means of XRD,XPS,SEM,TEM and other instruments, and finally, the cyclic voltammetry (CV) was used to analyze the morphology and structure of the materials. Electrochemical energy storage properties of single electrode materials and assembled asymmetric supercapacitors were analyzed by constant current charge / discharge, AC impedance and other electrochemical measurements. The main contents of this study are as follows: 1. Porous Co1.29Ni1.71O4 nanoparticles were grown on three-dimensional reticulated nickel foams by one-step hydrothermal method using isopropanol as solvent. Through SEM, we can see that irregular Co1.29Ni1.71O4 nanoparticles are completely covered on the foamed nickel substrate. There are many irregular holes between the nanoparticles. Using NF@Co1.29Ni1.71O4 as the working electrode, the electrochemical performance of the single electrode material was measured by constant current charge and discharge in the three electrode system. At the current density of 5 Ma / cm-2, the single electrode material could be continuously discharged for nearly 700s. The area capacitance of 6.75 F cm-2, is 74.4% at the current density of 50 Ma / cm-2, which is much better than that of other nickel cobalt oxides. Three-dimensional graphene foam (NF@r GO),) was successfully synthesized by one-step hydrothermal growth of three-dimensional graphene on nickel foam with simple, low energy consumption and green environment protection. Then the ultra-thin Ni Mo O 4 nanoparticles were grown on three dimensional graphene foam (NF@r GO@Ni Mo O 4) by hydrothermal and high temperature annealing. Through SEM, we can clearly see that Ni Mo O 4 is honeycomb-like nano-flake structure and graphene fold. Using NF@r GO@Ni Mo O 4 as the working electrode, different electrochemical methods were used to test the electrochemical performance in the three electrode system. The electrochemical performance was excellent (56% capacitive retention). 1 to 20 Ma cm-2) and cycle stability (93.1% capacitive retention, 1000 cycles). 3. Co2Ni O _ 4 was synthesized by a simple method based on nickel foam. The morphology of Ni-Mn2O4 and its complex Co2Ni O4@Ni Mn2O4, were analyzed by SEM. It was found that Co2Ni-O _ 4 was a layered lamellar structure and Ni Mn2O4 was a petal-like lamellar structure. The composite Co2Ni O4@Ni Mn2O4 successfully retained the Co2Ni / O _ 4 nanoflake structure and the Ni Mn2O4 petal-like lamellae structure, and the petal-like Ni Mn2O4 lamellae was covered on the Co2Ni / O _ 4 nano-sheet. The delimitation of the two compounds could be clearly seen in TEM. At the current density of 30 Ma / cm-2, the area capacitance is up to 13.35 F / cm-2, with NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 as the positive electrode. The electrochemical performance of NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 is measured directly by using NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 as the working electrode. Graphene coated on nickel foams was assembled as a negative electrode to form an asymmetric supercapacitor (NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4//r GO),) with a wide potential window (0 / 1.8 V),) in a 3 M KOH alkaline electrolyte. The power density is 292.2 MW cm- 2, the energy density is 1.38 m Wh cm-2, energy density is 3.01 m Wh cm- 2, the power density is 58.23 MW cm-2..
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;O646

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本文編號(hào)：2444378