近年來(lái),金屬有機(jī)骨架材料（Metal-organic Framework,MOFs）由于具有多孔隙、高比表面積、結(jié)構(gòu)可功能化等眾多特點(diǎn)成為當(dāng)今材料的研究熱點(diǎn)。這其中雙金屬M(fèi)OFs由于引進(jìn)了新的金屬離子賦予了傳統(tǒng)MOFs材料獨(dú)特豐富的性能,是未來(lái)MOFs材料的發(fā)展趨勢(shì)。目前雙金屬M(fèi)OFs的傳統(tǒng)合成方法存在操作復(fù)雜,能耗高等缺點(diǎn),而電化學(xué)法由于在常溫常壓下即可快速合成產(chǎn)品,具有清潔高效的優(yōu)勢(shì),因而成為我們的首選合成方法。本文首先采用電化學(xué)方法合成ZIF-8,然后引進(jìn)金屬離子Co²⁺對(duì)其進(jìn)行修飾,合成了雙金屬Zn/Co-ZIF-8。通過(guò)改變反應(yīng)溶劑配比,電壓、反應(yīng)時(shí)間及金屬鈷鹽添加量來(lái)探究?jī)煞N材料的最佳合成條件,再將最優(yōu)條件下合成的雙金屬M(fèi)OFs碳化處理,并對(duì)這三種材料的電容性能進(jìn)行對(duì)比研究,揭示了ZIF-8材料的修飾及雙金屬M(fèi)OFs碳化前后與電容性能的構(gòu)效關(guān)系,提出對(duì)ZIF-8類(lèi)材料的調(diào)控方法。XRD、SEM、FTIR、氮?dú)馕健DS等表征結(jié)果表明在DMF與乙醇的體積比為1:4,外加電壓為5 V,反應(yīng)時(shí)間為2 h條件下合成出的ZIF-8為結(jié)晶度高、形貌較好的八面體結(jié)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器組成示意圖

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文--3釋放過(guò)程，如圖1-2(a)，在充電時(shí)，電子經(jīng)外電路從正極流向負(fù)極，而電解液中的正離子向負(fù)極擴(kuò)散，負(fù)離子向正極擴(kuò)散，并形成了雙電層并存儲(chǔ)電荷。在放電時(shí)，電子經(jīng)外電路從負(fù)極流向正極，而電極表面上的正負(fù)離子都返回到了電解液中。在充放電過(guò)程中雙電層電容器并沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，只是離子在電極與電解液間的物理擴(kuò)散過(guò)程。圖1-2超級(jí)電容器工作原理示意圖(a)雙層電容器(b)法拉第電容器[27]Fig.1-2Supercapacitorworkingprinciple(a)Double-layercapacitor(b)Faradaycapacitor[27]1.2.2.2法拉第贗電容電容器的工作原理贗電容電容器[28]在充放電的過(guò)程中即發(fā)生了物理擴(kuò)散過(guò)程又發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。如圖1-2(b)，在充電時(shí)，電解液之中的正負(fù)離子以較快的速度向正負(fù)電極的表面進(jìn)行遷移，并發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，并以這種方式進(jìn)行了能量存儲(chǔ)。在放電時(shí)，正負(fù)離子又重新返回到了電解液之中，同時(shí)通過(guò)外電路的輸送將儲(chǔ)存了的電荷進(jìn)行輸出。1.2.2.3混合型電容器的工作原理依據(jù)電荷儲(chǔ)能機(jī)理的不同，我們將電容器正負(fù)極材料儲(chǔ)能機(jī)理相同或相似的成為對(duì)稱(chēng)型超級(jí)電容器，儲(chǔ)能機(jī)理不同的則稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)型超級(jí)電容器即混合型電容器。因此，可將上述兩種電容器結(jié)合，分別充當(dāng)超級(jí)電容器的兩個(gè)電極，一極通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)來(lái)儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移能量，另一極則利用雙電層來(lái)儲(chǔ)存能量。混合型的電容器結(jié)合了法拉第贗電容的高能量密度和雙電層電容器的較高功率密度與循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，延長(zhǎng)使用壽命的同時(shí)也增加其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[29,30]。1.2.3超級(jí)電容器的電極材料電極材料是影響超級(jí)電容器性能指標(biāo)的重要因素，越來(lái)越多的材料被發(fā)現(xiàn)

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文--6圖1-3ZIF系列的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3StructureofZIFseries圖1-4ZIF-8材料骨架結(jié)構(gòu)示意Fig.1-4ZIF-8materialskeletonstructure1.3.2MOFs材料的特點(diǎn)MOFs材料由于其自身特性決定了一些遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢(shì)。1.功能性強(qiáng)MOFs材料由于自身金屬源和有機(jī)配體的多樣性而被賦予較強(qiáng)的功能性。不同的金屬源與有機(jī)配體自組裝，導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)的多種多樣及性能的千變?nèi)f化。此外，MOFs材料在合成后或合成過(guò)程中對(duì)合成原材料加以修飾。通過(guò)修飾的方法可以將不同性能、功能的基團(tuán)引入MOFs材料中，從而對(duì)現(xiàn)有材料的性能進(jìn)行調(diào)控。2.孔隙率和比表面積大

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于金屬有機(jī)骨架的超級(jí)電容器電極材料的制備與性能研究[D]. 張義東.東南大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3013482