本文關鍵詞：面向車用電容器和汽車尾氣處理的Bi系納米材料的制備和性能研究

  更多相關文章： 碳酸氧鉍 氧化鉍 超級電容器 可見光催化

【摘要】：全球汽車數(shù)量逐年增加,加劇了國民經(jīng)濟對化石類能源的依賴和汽車尾氣的排放進而造成嚴重的環(huán)境污染。因此開發(fā)新能源以及有效處理汽車尾氣是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。其中以電力驅動的電動汽車相比內燃機汽車而言,不產(chǎn)生污染,對環(huán)境十分有利,而且電動機產(chǎn)生的噪音較小,對人體傷害小,其發(fā)展的關鍵之一是能量的存儲。超級電容器作為新一代儲能元件,具有高功率密度,高倍率充放電性能以及長循環(huán)壽命,因此具有很大的潛在應用價值。在汽車尾氣處理技術中,光催化技術能夠充分利用太陽能降解NO,避免產(chǎn)生光化學煙霧、酸雨等一些重大環(huán)境污染。鉍系材料具有較高的電化學穩(wěn)定性,較高的氧化還原可逆性,良好的光催化活性和獨特的電子/能帶結構而同時具有電化學和光催化性能,因此受到廣泛關注。本文以鉍系為基礎的條件下,通過與不同材料的復合,分別研究其電化學和光催化性能。通過X射線衍射儀(XRD)、光電子能譜儀(XPS)、聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB/SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)以及熱重分析(TGA)等對樣品進行了晶體結構、化學價態(tài)、形貌特征和樣品成分等的分析。采用恒電流充放電法,循環(huán)伏安法和交流阻抗法對所得的復合材料的電化學性能進行研究,采用UV-vis DRS,PL以及空氣中NO的去除率等對復合材料的光催化性能進行研究。主要研究內容及結論如下:通過合理調節(jié)檸檬酸鉍和碳酸鈉的量,制備形貌均勻的(BiO)_2CO_3納米花。并通過與高錳酸鉀的水熱反應制備(BiO)_2CO_3@MnO_2納米復合材料,超薄的MnO_2納米片負載于(BiO)_2CO_3表面,形成核殼結構。并研究了該復合材料的電化學性能。結果表明,(BiO)_2CO_3@MnO_2的比電容可達到196.0 F g-1,同時具有良好的循環(huán)性能(循環(huán)1000次保留125%)。通過在特定條件下鍛燒(BiO)_2CO_3獲得Bi_2O_3,同樣和高錳酸鉀反應制備Bi_2O_3@MnO_2納米復合材料。該復合材料中負載的MnO_2量明顯減少。研究其電化學性能發(fā)現(xiàn),Bi_2O_3@MnO_2的比電容最高為139.4 F g-1,循環(huán)性能較好(循環(huán)1000次保留112%)。但是和(BiO)_2CO_3@MnO_2納米復合材料的電化學性能相比,該產(chǎn)物的性能略差。通過溶劑熱法制備Ni摻雜的δ-Bi_2O_3,通過調節(jié)反應物中泡沫鎳的加入量,可以獲得不同Ni含量的復合產(chǎn)物,分別標記為純Bi_2O_3,Ni-Bi_2O_3-2和Ni-Bi_2O_3-5.該復合材料首先形成板狀的前驅體,然后逐漸消耗變?yōu)榍驙�。Ni的加入不僅使產(chǎn)物的導電性提高,而且使產(chǎn)物具有介孔結構,使其比表面積增加,有利于光催化性能。研究其光催化性能發(fā)現(xiàn),Ni-Bi_2O_3-5具有最好的可見光吸收能力,低的電子-空穴對重組率和最高的NO去除率(52.2%)。本文為鉍系納米材料的制備,復合以及電化學和光催化性能研究提供了新的思路,也為鉍系納米材料的進一步發(fā)展和實際應用奠定了基礎。
【關鍵詞】：碳酸氧鉍 氧化鉍 超級電容器 可見光催化
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM53
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 超級電容器的概述11-16
• 1.2.1 超級電容器的研究背景12
• 1.2.2 超級電容器的特點及應用12-13
• 1.2.3 超級電容器的儲能機理及分類13-15
• 1.2.4 超級電容器電極材料的研究15-16
• 1.3 光催化的概述16-17
• 1.3.1 光催化技術的原理16-17
• 1.3.2 光催化劑的研究進展17
• 1.4 超級電容器中鉍系材料的研究現(xiàn)狀及存在問題17-20
• 1.4.1 鉍系材料在電化學中的應用現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 鉍系二氧化錳復合材料的電化學研究18-20
• 1.5 光催化中鉍系材料的研究現(xiàn)狀及存在問題20
• 1.6 選題依據(jù)及主要研究內容20-22
• 1.6.1 論文的選題依據(jù)20-21
• 1.6.2 主要研究內容21-22
• 2 實驗方法與測試原理22-28
• 2.1 實驗材料與儀器22-23
• 2.1.1 主要實驗試劑22
• 2.1.2 實驗儀器22-23
• 2.2 材料的表征和測試23-25
• 2.2.1 聚焦離子/電子雙束顯微鏡分析（FIB/SEM）23-24
• 2.2.2 透射電子顯微鏡分析（TEM）24
• 2.2.3 X射線衍射分析（XRD）24
• 2.2.4 熱重分析（TGA-DSC）24
• 2.2.5 光電子能譜儀（XPS）24-25
• 2.3 電化學性能測試25-26
• 2.3.1 循環(huán)伏安測試（CV）25-26
• 2.3.2 恒電流充放電測試（CC）26
• 2.3.3 電化學阻抗測試（EIS）26
• 2.4 光催化測試26-28
• 2.4.1 紫外-可見漫反射吸收光譜26
• 2.4.2 熒光光譜26-27
• 2.4.3 光催化活性評價27-28
• 3 (BiO)_2CO_3@MnO_2復合材料的制備及電化學性能研究28-37
• 3.1 前言28
• 3.2 實驗部分28-29
• 3.2.1 (BiO)_2CO_3@MnO_2的制備28
• 3.2.2 電極片的制備28-29
• 3.3 結果與討論29-36
• 3.3.1 (BiO)_2CO_3@MnO_2納米復合材料的形貌結構分析29-31
• 3.3.2 (BiO)_2CO_3@MnO_2納米復合材料的相結構及成分分析31-32
• 3.3.3 (BiO)_2CO_3@MnO_2納米復合材料的電化學性能測試32-36
• 3.4 本章小結36-37
• 4 Bi_2O_3@MnO_2復合材料的制備及電化學性能研究37-46
• 4.1 前言37
• 4.2 實驗部分37-38
• 4.2.1 Bi_2O_3@MnO_2納米復合材料的制備37-38
• 4.2.2 電極片的制備38
• 4.2.3 Bi_2O_3@MnO_2復合材料的表征38
• 4.3 結果與討論38-45
• 4.3.1 Bi_2O_3@MnO_2納米復合材料的形貌結構分析38-40
• 4.3.2 Bi_2O_3@MnO_2納米復合材料的相結構及成分分析40-41
• 4.3.3 Bi_2O_3@MnO_2納米復合材料的電化學性能測試41-45
• 4.4 本章小結45-46
• 5 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的制備及光催化性能研究46-54
• 5.1 前言46
• 5.2 實驗部分46-47
• 5.2.1 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的制備46-47
• 5.2.2 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的表征47
• 5.2.3 Ni-Bi_2O_3納米復合材料光催化劑的活性評價47
• 5.3 結果與討論47-53
• 5.3.1 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的相結構及化學成分分析47-48
• 5.3.2 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的形貌分析48-52
• 5.3.3 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的光學性質52
• 5.3.4 Ni-Bi_2O_3納米復合材料的光催化性能評價52-53
• 5.4 本章小結53-54
• 6 結論與展望54-56
• 6.1 結論54-55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-63
• 附錄63
• A. 攻讀碩士期間發(fā)表論文63
• B. 攻讀碩士期間所獲獎項63

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質超級電容器研究進展[J];材料導報;2011年15期

2 梓文;;超高能超級電容器[J];兵器材料科學與工程;2013年04期

3 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

4 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

5 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學超級電容器電極材料的研究進展[J];無機材料學報;2002年04期

6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級電容器氧化物電極材料的研究進展[J];礦冶工程;2003年02期

8 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡旭宇,李志強;超級電容器研究及其應用[J];稀有金屬;2003年03期

9 賀福;碳(炭)材料與超級電容器[J];高科技纖維與應用;2005年03期

10 鄧梅根,楊邦朝,胡永達;卷繞式活性炭纖維布超級電容器的研究[J];功能材料;2005年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進展[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財;符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級電容器中的應用[A];中國化學會第15屆反應性高分子學術討論會論文摘要預印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚;解晶瑩;;扣式超級電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學學術會議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術論壇——2008通信電源學術研討會論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風;陳永勝;;單層石墨用作超級電容器的研究[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級電容器電極材料的設計、制備及性質研究[A];中國化學會第27屆學術年會第10分會場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應的新型超級電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學會第27屆學術年會第10分會場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號：935720