非计量碳化钛衍生碳的微观结构及其电化学性能研究

发布时间：2017-05-07 11:10

  本文关键词：非计量碳化钛衍生碳的微观结构及其电化学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳化物衍生碳（Carbide derived carbon，简称CDC）是利用碳化物晶格为模板，通过选择性蚀刻将碳化物中金属或非金属元素去除，而获得的一种具有多种碳纳米结构的新型碳材料。CDC在多种领域存在潜在应用价值，尤其是作为超级电容器电极材料，不同的碳结构对电容性能影响巨大，而碳化物中碳体积浓度对其衍生碳的结构有很大影响。本文用机械合金化（MA）法，球墨不同比例的Ti和TiC混合粉末来制备不同碳体积浓度的非计量碳化钛，通过氯气蚀刻法在分别在600、800、1000oC制备非计量碳化钛衍生碳（TiCx-CDC），取得了理想的碳结构和优异的电化学性能；再将TiCx-CDC进行化学插层，进一步提高了电化学性能。 通过X射线衍射、拉曼光谱对TiCx-CDC进行了结构表征，研究了TiCx-CDC的微观结构随x的变化规律。结果表明，在x从1变化到0.56这一逐渐减小的过程中，TiCx-CDC的有序度不断提高。 将TiCx-CDC置于三电极体系，分别在KOH和H2SO4电解液中进行电化学测试，观察、分析TiCx-CDC的循环伏安曲线、交流阻抗图谱。结果表明，在x从1变化到0.56这一逐渐减小的过程中，比电容呈减小的趋势，最大值为142.2F/g。 将TiC0.71-CDC和TiC0.56-CDC进行化学插层后分别在KOH和H2SO4电解液中进行循环伏安和交流阻抗图谱测试。结果表明，经化学插层后，TiC0.71-CDC-H1、TiC0.71-CDC-H2、 TiC0.71-CDC-H3在碱电解液中比电容较插层前增长，其中TiC0.71-CDC-H1的比电容最高，为222.8F/g，而在酸性电解液中比电容较插层前变差；经化学插层后，TiC0.56-CDC-H1、TiC0.56-CDC-H2、TiC0.56-CDC-H3在碱、酸性电解液中的比电容较插层前呈增大趋势，，其中TiC0.56-CDC-H3在碱性电解液中的比电容最高，为221.7F/g。
【关键词】：非计量碳化钛衍生碳 超级电容器 机械合金化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O613.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 碳化物衍生碳概述11-16
• 1.1.1 碳化物衍生碳结构特征11-13
• 1.1.2 碳化物衍生碳制备方法13-15
• 1.1.3 碳化物衍生碳的应用15-16
• 1.2 超级电容器概述16-20
• 1.2.1 超级电容器工作原理17-18
• 1.2.2 超级电容器的结构18-19
• 1.2.3 超级电容器的电极材料19-20
• 1.3 碳化物衍生碳超级电容性能的影响因素20-22
• 1.3.1 比表面积21
• 1.3.2 孔径分布21
• 1.3.3 表面官能团21-22
• 1.3.4 导电性22
• 1.4 论文研究内容22-23
• 第2章 实验方法23-35
• 2.1 材料的表征技术23-26
• 2.1.1 X 射线衍射光谱23
• 2.1.2 拉曼光谱术23-24
• 2.1.3 扫描电子显微镜24
• 2.1.4 电化学测试技术24-26
• 2.2 TiCx 的制备26-31
• 2.2.1 机械合金化（MA）简介26-28
• 2.2.2 MA 制备 TiCx28-29
• 2.2.3 TiCx 的扫描电镜分析29-30
• 2.2.4 TiCx 的 X 射线衍射分析30-31
• 2.3 TiCx CDC 的制备31-32
• 2.4 TiCx CDC 的化学插层32-33
• 2.5 实验器材33-35
• 第3章 TiCx CDC 的微观结构及电化学性能研究35-49
• 3.1 TiCx CDC 的微观结构研究35-39
• 3.1.1 X 射线衍射分析35-36
• 3.1.2 TiCx 中碳的偏聚36-37
• 3.1.3 拉曼光谱分析37-39
• 3.2 TiCx CDC 在 KOH 电解液中的电化学性能研究39-44
• 3.2.1 循环伏安测试分析39-43
• 3.2.2 交流阻抗测试分析43-44
• 3.3 TiCx CDC 在 H2SO4电解液中电化学性能研究44-47
• 3.3.1 循环伏安测试分析44-46
• 3.3.2 交流阻抗测试分析46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 TiCx CDC 经化学插层后的电化学性能研究49-60
• 4.1 TiCx CDC 经化学插层后在 KOH 电解液中电化学性能研究49-55
• 4.1.1 TiC0.71 CDC 经化学插层后的电化学性能研究49-52
• 4.1.2 TiC0.56 CDC 经化学插层后的电化学性能研究52-55
• 4.2 TiCx CDC 经化学插层后在 H2SO4电解液中的电化学性能研究55-58
• 4.2.1 循环伏安测试分析55-57
• 4.2.2 交流阻抗测试分析57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李晶;赖延清;李颉;刘业翔;;导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的应用及研究进展[J];材料导报;2006年12期

2 吕进玉;林志东;;超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展[J];材料导报;2007年03期

3 张治安,邓梅根,汪斌华,胡永达,杨邦朝;超级电容器用纳米炭黑电极的电化学性能[J];功能材料;2005年02期

4 邓梅根,杨邦朝,胡永达;活化和MnO_2沉积提高碳纳米管超级电容器的性能[J];功能材料;2005年03期

  本文关键词：非计量碳化钛衍生碳的微观结构及其电化学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：349745