基于泡沫镍的Ni、Co电极材料的制备及性质研究

发布时间：2017-10-26 03:43

  本文关键词：基于泡沫镍的Ni、Co电极材料的制备及性质研究

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【摘要】：发展清洁和环境友好的能源资源是二十一个世纪以来最重要的问题之一。为了充分利用能源,发展一些可靠的电化学储能装置如可充电电池,超级电容器,燃料电池等也是当下亟需解决的问题。本论文中,两个基于纳米线穿ZIF-67结构的电极材料被发展起来,并展现了较好的电化学性能。(1)利用简单的水热法合成了以泡沫镍为基底原位生长Co_3O_4纳米线材料。基于泡沫镍基底原有的大孔径结构,生长Co_3O_4纳米线后增大了比表面积,提高了样品的比电容值。通过电化学性质测试可知,在电流密度为2mA·cm-2时,其比电容值达到了1074F·cm-2。(2)基于Co_3O_4 nanowires/Ni-foam的基础上,进一步在其表面原位生长ZIF-67多面体结构。在2mA·cm-2电流密度下,比电容值为3702F·cm-2。循环测试10000次后,Co_3O_4nanowires/Ni-foam-NiCo_2O_4复合材料电极的比电容保持为原有比电容的91%。(3)合成了MnO_2 nanowires/Co_3O_4复合材料。通过电化学测试,MnO_2 nanowires/Co_3O_4复合材料展现了较高的比电容、稳定性的循环寿命和高倍率性能。
【关键词】：超级电容器 电极材料 四氧化三钴 泡沫镍 二氧化锰
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383;TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 引言8
• 1.2 超级电容器8-13
• 1.2.1 超级电容器的介绍8-9
• 1.2.2 超级电容器的分类9-11
• 1.2.3 超级电容器的结构11
• 1.2.4 超级电容器的特点、面临的挑战和应用11-13
• 1.3 超级电容器的电极材料13-20
• 1.3.1 碳基超级电容器13-14
• 1.3.2 导电聚合物14-15
• 1.3.3 金属氧化物和氢氧化物15-20
• 1.4 有机金属框架(MOFs)及其在电极材料的应用20-21
• 1.5 泡沫镍作为基底材料21-22
• 1.6 本论文选题意义及研究内容22-24
• 1.6.1 选题背景及意义22
• 1.6.2 研究内容22-24
• 第二章 实验试剂、设备以及表征方法24-30
• 2.1 实验试剂与实验仪器24-26
• 2.1.1 实验试剂24-25
• 2.1.2 实验仪器25-26
• 2.2 电极材料制备方法26-27
• 2.3 电化学工作站27-30
• 2.3.1 三电极体系27
• 2.3.2 工作原理27-28
• 2.3.3 电化学工作站测试仪器和测试条件28-30
• 第三章 基于泡沫镍原位生长Co纳米线电极的制备30-37
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验31-32
• 3.2.1 泡沫镍基片的处理31
• 3.2.2 水热法合成Ni-foam原位生长Co(OH)F纳米线31
• 3.2.3 煅烧Ni-foam原位生长Co(OH)F纳米线31-32
• 3.3 Co_3O_4纳米线/泡沫镍表征结果及分析32-36
• 3.3.1 SEM分析32-33
• 3.3.2 XRD分析33-34
• 3.3.3 XPS分析34
• 3.3.4 电化学性能测试分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 基于泡沫镍原位生长Co纳米线穿ZIF-6737-45
• 4.1 引言37
• 4.2 实验37-38
• 4.2.1 基于泡沫镍Co_3O_4纳米线的合成38
• 4.2.2 基于泡沫镍Co_3O_4纳米线-ZIF-67的合成38
• 4.2.3 基于泡沫镍Co_3O_4纳米线-NiCo_2O_4的合成38
• 4.3 材料表征结果及分析38-44
• 4.3.1 SEM分析38-40
• 4.3.2 TEM分析40-41
• 4.3.3 XRD分析41
• 4.3.4 XPS分析41-42
• 4.3.5 电化学性能测试与分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 平行实验体系45-53
• 5.1 引言45
• 5.2 实验45-46
• 5.2.1 ZIF-67的合成45-46
• 5.2.2 MnO_2纳米线的合成46
• 5.2.3 MnO_2-ZIF-67的合成46
• 5.2.4 MnO_2-Co_3O_4 RGO的合成46
• 5.3 材料表征结果及分析46-52
• 5.3.1 SEM分析46-48
• 5.3.2 TEM分析48-49
• 5.3.3 XRD分析49-50
• 5.3.4 XPS分析50-51
• 5.3.5 电化学性能测试与分析51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 附录60

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本文编号：1096894