氮摻雜多孔碳材料的制備及其NiMn LDH復(fù)合材料在超級(jí)電容器的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-11-01 11:39
超級(jí)電容器是備受關(guān)注儲(chǔ)能裝置,它具有長(zhǎng)壽命、高功率密度高,化學(xué)穩(wěn)定性好,維護(hù)成本低等特點(diǎn),當(dāng)然,電極材料是超級(jí)電容器性能的重要決定因素。如今,由于多孔碳材料具有表面積高、導(dǎo)電性好、來(lái)源廣和制備方法多樣化等特點(diǎn),這種電極材料已廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器。選擇合適的制備方法和碳源,對(duì)于調(diào)控碳材料的結(jié)構(gòu)尺寸和降低成本,具有重要意義。然而,傳統(tǒng)的碳材料前驅(qū)體價(jià)格昂貴,用化學(xué)合成的方法會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響,極大地阻礙碳基材料的在超級(jí)電容器方面的實(shí)際應(yīng)用。因此,如今在科學(xué)領(lǐng)域中,研究廉價(jià)、環(huán)保、先進(jìn)的電極材料已成為可再生能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。（1）本論文的氮摻雜多孔碳材料LS-NCs以荷梗為碳源,通過(guò)KOH的活化作用制備而成,原料豐富,成本較低,制備過(guò)程綠色環(huán)保,是一種能夠持續(xù)使用的生物質(zhì)資源。所制備的LS-NCs中N-6和N-5的含量較高,氮原子的摻雜能夠更有效改善多孔碳材料的導(dǎo)電性和濕潤(rùn)性能,再加上多孔碳材料具有相當(dāng)大的比表面積1322 m2 g-1和特殊的微孔結(jié)構(gòu)0.5nm,提供豐富的活性位點(diǎn),這些優(yōu)越的性能能夠有效提高氮摻雜多孔碳材料的電化學(xué)性能,使其具...
【文章來(lái)源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a)雙電層電容器示意圖(b)各種儲(chǔ)能裝置的功率和能量密度圖
圖 1.2 不同含氮前驅(qū)體制備氮摻雜石墨烯流程圖F.g 1.2 Schematic diagram for the preparation of N-doped grapheme with different N bonding statesusing different N-containing precursors.1.3.2 含氮化合物濕法通過(guò)化學(xué)濕法路線制備的氮摻雜多功能碳材料，而后經(jīng)過(guò) HTC 或者煅燒，這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備納米晶體材料，例如 NNCFs， NCNTs 和 NG。
圖 1.5 氮摻雜石墨烯的生長(zhǎng)隔離技術(shù)的示意圖Fig 1.5 Schematic illustration of the concurrent segregation technique for growing N-doped graphene在真空退火過(guò)程中，硼捕獲的氮原子和鎳捕獲的碳原子都向鎳表面擴(kuò)散，并被分離成 NG。事實(shí)上，硼膜作為氮源載體，沒(méi)有檢測(cè)到硼原子摻雜到石墨烯片層結(jié)構(gòu)中。使用轉(zhuǎn)移復(fù)制的辦法，NG 可以很容易地從生長(zhǎng)基質(zhì)中分離并轉(zhuǎn)移到目標(biāo)底物上。這種方法不僅能夠更好的控制摻雜密度，而且在精確控制所需位置的固體摻雜劑以實(shí)現(xiàn)圖案化摻雜方面具有潛在的優(yōu)勢(shì)。1.3.5 含氮化合物的活化含氮化合物的熱解和化學(xué)活化是制備多孔納米碳管的一種簡(jiǎn)單有效的方法。在這些方法中，通過(guò)優(yōu)化碳化溫度，所得多孔碳納米管的孔隙率和電容量能夠保持平衡。目前為止，許多含氮材料，例如 ILS[42]、生物質(zhì)[43]、有機(jī)聚合物[44]和 MOFs[45]已經(jīng)作為前驅(qū)體，用于制備具有不同納米結(jié)構(gòu)的 NCs。通過(guò)協(xié)同作用，把 ILS 和功能化的交聯(lián)物質(zhì)引入陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)中。如圖 1.5 所示，據(jù) Dai 等人報(bào)道[42]，首次將含有一個(gè)或多個(gè)腈?zhèn)孺?[MCNIM]和[BCNIM])的咪唑 ILS 在常壓下進(jìn)行碳化，氮?dú)鈿夥�，通氣速率�?00 mL min-1，800℃條件下焙燒一小時(shí)，這種方法簡(jiǎn)單便捷，能夠取得較高的收率，而且在制備過(guò)程中沒(méi)有使用有害溶劑，環(huán)�？尚�。
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]介觀結(jié)構(gòu)碳基納米材料的設(shè)計(jì)、制備及超級(jí)電容器性能[D]. 趙進(jìn).南京大學(xué) 2016
碩士論文
[1]摻氮石墨烯基復(fù)合電極材料及超級(jí)電容器的制備與性能研究[D]. 謝浩.南京大學(xué) 2016
[2]石墨相氮化碳復(fù)合材料的制備及光催化、超級(jí)電容性能的研究[D]. 羅建東.吉林大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3470047
【文章來(lái)源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a)雙電層電容器示意圖(b)各種儲(chǔ)能裝置的功率和能量密度圖
圖 1.2 不同含氮前驅(qū)體制備氮摻雜石墨烯流程圖F.g 1.2 Schematic diagram for the preparation of N-doped grapheme with different N bonding statesusing different N-containing precursors.1.3.2 含氮化合物濕法通過(guò)化學(xué)濕法路線制備的氮摻雜多功能碳材料，而后經(jīng)過(guò) HTC 或者煅燒，這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備納米晶體材料，例如 NNCFs， NCNTs 和 NG。
圖 1.5 氮摻雜石墨烯的生長(zhǎng)隔離技術(shù)的示意圖Fig 1.5 Schematic illustration of the concurrent segregation technique for growing N-doped graphene在真空退火過(guò)程中，硼捕獲的氮原子和鎳捕獲的碳原子都向鎳表面擴(kuò)散，并被分離成 NG。事實(shí)上，硼膜作為氮源載體，沒(méi)有檢測(cè)到硼原子摻雜到石墨烯片層結(jié)構(gòu)中。使用轉(zhuǎn)移復(fù)制的辦法，NG 可以很容易地從生長(zhǎng)基質(zhì)中分離并轉(zhuǎn)移到目標(biāo)底物上。這種方法不僅能夠更好的控制摻雜密度，而且在精確控制所需位置的固體摻雜劑以實(shí)現(xiàn)圖案化摻雜方面具有潛在的優(yōu)勢(shì)。1.3.5 含氮化合物的活化含氮化合物的熱解和化學(xué)活化是制備多孔納米碳管的一種簡(jiǎn)單有效的方法。在這些方法中，通過(guò)優(yōu)化碳化溫度，所得多孔碳納米管的孔隙率和電容量能夠保持平衡。目前為止，許多含氮材料，例如 ILS[42]、生物質(zhì)[43]、有機(jī)聚合物[44]和 MOFs[45]已經(jīng)作為前驅(qū)體，用于制備具有不同納米結(jié)構(gòu)的 NCs。通過(guò)協(xié)同作用，把 ILS 和功能化的交聯(lián)物質(zhì)引入陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)中。如圖 1.5 所示，據(jù) Dai 等人報(bào)道[42]，首次將含有一個(gè)或多個(gè)腈?zhèn)孺?[MCNIM]和[BCNIM])的咪唑 ILS 在常壓下進(jìn)行碳化，氮?dú)鈿夥�，通氣速率�?00 mL min-1，800℃條件下焙燒一小時(shí)，這種方法簡(jiǎn)單便捷，能夠取得較高的收率，而且在制備過(guò)程中沒(méi)有使用有害溶劑，環(huán)�？尚�。
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]介觀結(jié)構(gòu)碳基納米材料的設(shè)計(jì)、制備及超級(jí)電容器性能[D]. 趙進(jìn).南京大學(xué) 2016
碩士論文
[1]摻氮石墨烯基復(fù)合電極材料及超級(jí)電容器的制備與性能研究[D]. 謝浩.南京大學(xué) 2016
[2]石墨相氮化碳復(fù)合材料的制備及光催化、超級(jí)電容性能的研究[D]. 羅建東.吉林大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3470047
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