目前,鋰離子電池和超級電容器作為一次性非再生能源的替代品,成為最具發(fā)展前景的新能源,并獲得廣泛的研究和多領(lǐng)域的應(yīng)用。綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展是今后的發(fā)展趨勢,要求鋰離子電池和超級電容器電極不僅能提供優(yōu)異的電化學(xué)性能,還要綠色環(huán)保,所以來源廣泛的綠色環(huán)保炭材料成為了研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。炭氣凝膠以其大的孔隙率和豐富的介孔結(jié)構(gòu),特別是可以通過溶膠-凝膠過程實(shí)現(xiàn)納米尺度的可控設(shè)計(jì)和摻雜,可滿足不同儲能器件對材料在結(jié)構(gòu)和性能上的要求。因此使用環(huán)境友好的碳源制備成炭氣凝膠用作儲能器件電極材料并通過摻雜方法提高其電化學(xué)性能成為了研究中的一項(xiàng)重要工作。本研究分別以殼聚糖和苯胺為前驅(qū)體設(shè)計(jì)合成了高性能儲能器件用的氮、硅摻雜的炭氣凝膠復(fù)合電極材料。首先以天然的生物質(zhì)殼聚糖作為氮源,以植酸和氧化石墨烯為添加劑,通過植酸的螯合作用將殼聚糖和氧化石墨烯相結(jié)合,采用水熱、冷凍干燥和炭化活化等過程制備出具有獨(dú)特三維層狀分級多孔結(jié)構(gòu)的氮磷共摻雜炭氣凝膠�？疾炝瞬煌菜釢舛取⒉煌炕瘻囟群突罨^程對氮磷共摻雜炭氣凝膠結(jié)構(gòu)和性能的影響,設(shè)計(jì)合成出電化學(xué)性能優(yōu)異的氮磷共摻雜炭氣凝膠超級電容器電極材料。其次,本研究以苯胺為前驅(qū)體... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器的分類
        1.2.2 超級電容器的應(yīng)用
    1.3 鋰離子電池概述
        1.3.1 鋰離子電池的原理
        1.3.2 鋰離子電池的組成
        1.3.3 硅基鋰離子電池負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 炭材料用作超級電容器的電極材料
    1.5 氣凝膠概述
        1.5.1 氣凝膠簡介
        1.5.2 氣凝膠的制備
        1.5.3 氣凝膠的應(yīng)用
    1.6 雜原子摻雜炭材料用于電化學(xué)
        1.6.1 氮摻雜
        1.6.2 磷摻雜
        1.6.3 硅摻雜
    1.7 課題背景與研究內(nèi)容
        1.7.1 課題背景
        1.7.2 研究內(nèi)容
        1.7.3 創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)與測試分析方法
    2.1 化學(xué)試劑
    2.2 本實(shí)驗(yàn)所使用的儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的制備
        2.3.2 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的制備
        2.3.3 工作電極的制備
        2.3.4 超級電容器的組裝
        2.3.5 鋰離子電池的組裝
    2.4 樣品表征方法
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.3 紅外光譜分析(FTIR)
        2.4.4 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.5 拉曼光譜分析(Raman spectroscopy)
        2.4.6 氮?dú)馕摳綔y試(N_2 absorption-desorption test)
        2.4.7 X射線光電子能譜(XPS)
    2.5 電化學(xué)表征
        2.5.1 循環(huán)伏安測試
        2.5.2 恒流充放電測試
        2.5.3 交流阻抗測試
第三章 植酸輔助制備殼聚糖/氧化石墨烯氣凝膠的制備及其電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的制備機(jī)理
    3.3 氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的三維多孔形貌
    3.4 氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的三維結(jié)構(gòu)
    3.5 氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的官能團(tuán)
    3.6 活化后氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的超級電容器性能
    3.7 炭化后氮磷共摻雜炭氣凝膠復(fù)合材料的超級電容器性能
    3.8 本章小結(jié)
第四章 炭化溫度對氮磷共摻雜炭氣凝膠的影響
    4.1 引言
    4.2 不同溫度炭化氮磷共摻雜炭材料的三維形貌
    4.3 不同溫度炭化氮磷共摻雜炭材料的三維結(jié)構(gòu)
    4.4 不同溫度炭化氮磷共摻雜炭材料的電化學(xué)性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的制備和電化學(xué)性能
    5.1 引言
    5.2 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)
    5.3 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的XRD測試
    5.4 聚苯胺氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的熱重分析
    5.5 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的HAADF電鏡圖
    5.6 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的紅外分析
    5.7 炭氣凝膠包覆納米硅復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    5.8 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者及導(dǎo)師介紹
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳?xì)饽z的制備及其在電化學(xué)超級電容器上的應(yīng)用[J]. 吳學(xué)玲,張志華,劉冬,關(guān)大勇,劉念平,葉玉鳳,沈軍.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2016(06)
[2]納米多孔二氧化硅氣凝膠的聲學(xué)性能(英文)[J]. 王際超,沈軍,倪星元,王博,王曉棟,李嘉.  稀有金屬材料與工程. 2010(S2)
[3]鋰離子電池電解質(zhì)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 黃峰,周運(yùn)鴻.  電池. 2001(06)
[4]亞臨界干燥制備疏水SiO2氣凝膠[J]. 魏建東,鄧忠生,薛小松,孫琪,楊靖,王玨.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2001(03)

博士論文
[1]基于新型納米結(jié)構(gòu)超級電容器材料的研究[D]. 孟繁慧.山東大學(xué) 2013
[2]用于超級電容器的金屬氧化物及其復(fù)合電極材料的制備與性能研究[D]. 郎俊偉.蘭州理工大學(xué) 2010
[3]基于氧化錳和炭材料的超級電容器研究[D]. 張治安.電子科技大學(xué) 2005



本文編號：3676393