本文選題：超級(jí)電容器 + 金屬氧化物　； 參考：《常州大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：超級(jí)電容器是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型儲(chǔ)能元件，其具有較高能量密度和功率密度以及較好的循環(huán)使用壽命，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。 目前對(duì)超級(jí)電容器的研究主要集中于對(duì)電極材料的研究上。電化學(xué)比電容是衡量電極材料儲(chǔ)能性能的重要手段。電極材料的比電容與納米材料的孔徑大小和孔容有密切的關(guān)系。本論文分別采用“軟、硬”模板法合成了具有不同形貌結(jié)構(gòu)和孔徑分布的電極材料，并利用TGA、XRD、SEM、TEM和BET等技術(shù)對(duì)電極材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，采用循環(huán)伏安(CV)、恒電流充放電和電化學(xué)阻抗(EIS)等測試技術(shù)對(duì)材料的電化學(xué)電容性能進(jìn)行表征。主要研究內(nèi)容如下： 1、分別以CoCl_2·6H_2O、NiCl_2·6H_2O和MnCl_2·4H_2O為原料，NH_3·H_2O為沉淀劑，，AAO為“硬”模板，采用簡單的化學(xué)沉淀法，通過考察原料的濃度及浸入時(shí)間，沉淀劑的濃度及浸入時(shí)間制備了Co(OH)2、Ni(OH)2和Mn(OH)2前軀體，經(jīng)熱處理得到Co_3O_4、NiO和MnO_2納米管。Co_3O_4納米管的孔徑分布在40～100nm，比表面積為218m~2/g，將其應(yīng)用于超級(jí)電容器具有較好的超電容性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，比電容可以達(dá)到574F/g，循環(huán)充放電1000圈后的比電容仍然可以達(dá)到552F/g，具有較長的循環(huán)使用壽命；NiO納米管的比表面積為239m~2/g，電化學(xué)比電容最大可以達(dá)到266F/g；MnO_2納米管的比表面積為179m~2/g，電化學(xué)比電容最大可以達(dá)到566F/g，循環(huán)充放電1000圈后比電容維持在90%以上。 2、以P123(聚環(huán)氧乙烯醚-聚環(huán)氧丙烯醚-聚環(huán)氧乙烯醚三嵌段共聚物，即EO_20PO70EO_20，平均分子量5800)為“軟”模板，采用簡單的化學(xué)沉淀法制備了Co_3O_4納米材料。研究結(jié)果表明，電極材料具有較好的超電容性能，P123濃度從0g/L增加到50g/L時(shí)，材料的比電容增加明顯，從263F/g增加到325F/g。P123濃度從50g/L增加到75g/L，比電容增加緩慢，從325F/g增加到326.7F/g。 3、以P123為“軟”模板，采用溶膠-凝膠法制備NiO納米材料及NiO/Co_3O_4復(fù)合納米材料。通過考察熱處理溫度對(duì)比電容的影響，確定了制備NiO的最佳熱處理溫度為350°C。在最佳煅燒溫度條件下，NiO的比電容比非模板法制備的NiO提高了110%，從273F/g增加到583F/g。采用該方法制備的NiO/Co_3O_4復(fù)合材料的比電容明顯高于模板法制備的純NiO和純Co_3O_4的比電容，最大比電容達(dá)到671F/g。 4、以CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)為“軟”模板，采用水熱法制備了直徑為500nm，長度為2μm的納米棒狀α-MnO_2，電化學(xué)測試結(jié)果顯示，其最大比電容達(dá)到140F/g。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage element developed in the 1970s. It has high energy density, power density and good cycle life, and has been widely concerned by scholars at home and abroad. At present, the research on supercapacitors is mainly focused on electrode materials. Electrochemical capacitance is an important method to measure the energy storage performance of electrode materials. The specific capacitance of electrode materials is closely related to the pore size and pore volume of nanomaterials. In this thesis, the electrode materials with different morphology and pore size distribution were synthesized by "soft and hard" template method, and the microstructure and morphology of the electrode materials were characterized by TGA XRDX Sem TEM and BET. The electrochemical capacitance properties of the materials were characterized by cyclic voltammetry (CV), constant current charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The main contents of the study are as follows: 1. Using CoCl_2 6H _ 2O NiCl _ 2 6H_2O and MnCl_2 4H_2O as raw materials, NH _ 3H _ 2O was used as precipitator and AAO as "hard" template. By means of simple chemical precipitation method, CoH2NiOH2 and Mn(OH)2 were prepared by investigating the concentration of raw material and immersion time, the concentration of precipitant and the time of immersion. Co3O4NiO and MnO_2 nanotubes are obtained by heat treatment. The pore size distribution of Co3O4NiO nanotubes is 40 ~ 100nm, and the specific surface area is 218mnm / g. The application of Co3O4NiO nanotubes to supercapacitors has better supercapacitor performance and better cyclic stability. The specific capacitance can reach 574 F / g, the specific capacitance can still reach 552 F / g after 1000 cycles, the specific surface area of nio nanotubes with long cycle life is 239mg / g, and the maximum electrochemical specific capacitance can reach 266F / g / g MNO _ 2 nanotube's specific surface area. The maximum specific capacitance is 566F / g for 179mg / g, and the specific capacitance is over 90% after 1000 cycles of cyclic charge and discharge. (2) Co_3O_4 nanomaterials were prepared by a simple chemical precipitation method using P123 (poly (cyclooxyethylene ether-polyepoxypropylene ether) -polycyclic oxyethylene ether triblock copolymers, i.e. EOs 20PO70EO20, average molecular weight 5800) as the "soft" template. The results show that when the P123 concentration of electrode material increases from 0g/L to 50g/L, the specific capacitance increases obviously, from 263F/g to 325F/g.P123 concentration increases from 50g/L to 75 g / L, and the specific capacitance increases slowly from 325F/g to 326.7 F / g. 3. Using P123 as a "soft" template, NiO nanomaterials and NiO/Co_3O_4 composite nanomaterials were prepared by sol-gel method. By investigating the effect of heat treatment temperature on capacitance, the optimum heat treatment temperature of NiO was determined to be 350 擄C. At the optimum calcination temperature, the specific capacitance of nio is 110% higher than that of NiO prepared by non-template method, from 273F/g to 583 F / g. The specific capacitance of NiO/Co_3O_4 composite prepared by this method is obviously higher than that of pure NiO and pure Co_3O_4 prepared by template method, and the maximum specific capacitance is 671F / g. 4. Using CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) as "soft" template, nanorods with diameter of 500 nm and length of 2 渭 m were prepared by hydrothermal method. The electrochemical test results showed that the maximum specific capacitance was 140 Fr / g.
【學(xué)位授予單位】：常州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM53

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本文編號(hào)：1910133