医用电容器电极材料的水热一步合成及其电化学性能

发布时间：2017-10-26 10:28

  本文关键词：医用电容器电极材料的水热一步合成及其电化学性能

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【摘要】：镍钴氢氧化物虽然具有较高的理论比电容,但是其电子和离子导电性较差,这也限制了其在高性能超级电容器里的应用。本文利用水热一步合成的方法,通过将还原氧化石墨烯与镍钴氢氧化物复合以及将镍钴氢氧化物的结构制备成具有高比表面积的层状结构的方式来增加镍钴氢氧化物的导电性能。具体方案如下:(1)还原氧化石墨烯复合金属氢氧化物:在制备石墨烯复合材料之前,氧化石墨烯会进行一个单独的还原过程。由于还原后的氧化石墨烯上的羧基、羟基等含氧基团的减少所引起的团聚会导致后续的与金属氢氧化物的复合不完全,从而不能很有效的提升导电性。为了避免这种现象的产生,本文在制备复合物的过程中采取一步还原复合的方法。六次甲基四胺在水热的条件下可以分解为氨水和具有还原性的甲醛;通过将镍钴前躯体、氧化石墨烯和六次甲基四胺(HMT)同时添加到反应釜中,利用HMT所具有的还原性和均相沉淀剂的作用一步制备了还原氧化石墨烯复合镍钴氢氧化物(Ni/Co-DH-RGO)。这种合成方式不仅可以省去逐滴滴加沉淀剂的过程,同时也避免了合成过程中的团聚现象。交流阻抗图谱表明用同样方法制备的没有添加还原氧化石墨烯的镍钴氢氧化物的电荷转移电阻是14.01?,而所制备的Ni/Co-DH-RGO电荷转移电阻却只有4.21?。基于样品Ni/Co-DH-RGO的电极材料在1A g~(-1)的电流密度下的比电容为2120 F g~(-1)。当电流密度变为8A g~(-1)时,其比电容依然可以保持为1569.8 F g~(-1)。(2)层状镍钴氢氧化物:十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是阳离子表面活性剂。本文利用结构导向剂CTAB和均相沉淀剂HMT的同时使用,在水热条件下一步合成了层状镍钴氢氧化物(Ni/Co-DH)。所生成的Ni/Co-DH比表面积为93.6 m2 g~(-1),孔径尺寸只有13.4nm。基于样品Ni/Co-DH的电极在1 A g~(-1)的电流密度下的比电容可以达到1902F g~(-1)。
【关键词】：水热一步合成 六次甲基四胺 镍钴氢氧化物
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;TM53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 超级电容器概述11-12
• 1.1.1 超级电容器的分类11-12
• 1.2 电极材料12-13
• 1.3 碳基材料13-16
• 1.3.1 活性炭13
• 1.3.2 碳纳米管13-14
• 1.3.3 模板法制备的多孔碳14
• 1.3.4 碳化物衍生碳14
• 1.3.5 石墨烯14-15
• 1.3.6 碳纳米洋葱15
• 1.3.7 活化碳纤维和碳气凝胶15-16
• 1.3.8 含碳杂原子16
• 1.4 赝电容材料16-22
• 1.4.1 氧化还原金属氧化物或/和氮化物16-19
• 1.4.2 导电聚合物19-22
• 1.5 复合物材料22-23
• 1.5.1 碳材料-金属氧化物材料22
• 1.5.2 碳材料-导电聚合物复合材料22-23
• 1.6 研究内容、研究意义及创新之处23-25
• 1.6.1 研究内容23
• 1.6.2 研究意义23
• 1.6.3 创新之处23-25
• 第二章 石墨烯复合镍钴氢氧化物的合成及其电化学性能研究25-35
• 2.1 主要材料和仪器26-27
• 2.2 实验部分27-28
• 2.2.1 氧化石墨烯的合成27-28
• 2.2.2 复合物的合成28
• 2.3 工作电极的制备28
• 2.4 样品的物理结构表征以及电化学性能测试28-29
• 2.4.1 扫描电镜（SEM）28
• 2.4.2 X-射线衍射28
• 2.4.3 傅里叶红外光谱（FT-IR）28-29
• 2.4.4 电化学性能测试29
• 2.5 结果与讨论29-33
• 2.5.1 样品的物理结构表征29-31
• 2.5.2 样品的电化学性能表征31-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 利用结构导向剂和均相沉淀剂水热一步合成层状镍钴氢氧化物35-43
• 3.1 主要材料和仪器36
• 3.2 工作电极的制备36-37
• 3.3 样品的物理结构表征以及电化学性能测试37
• 3.3.1 扫描电镜（SEM）37
• 3.3.2 X-射线衍射37
• 3.3.3 氮气吸附脱附实验37
• 3.3.4 电化学性能测试37
• 3.4 实验部分37-38
• 3.4.1 镍钴氢氧化物的合成37-38
• 3.5 结果与讨论38-42
• 3.5.1 形貌结构表征38-40
• 3.5.2 电化学性能表征40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 结论43-45
• 参考文献45-57
• 作者攻读学位期间的科研成果57-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘应亮;谢春林;;孔碳材料制备的研究进展[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2011年03期

2 稻垣道夫;;炭材料的孔隙——调控的重要性(英文)[J];新型炭材料;2009年03期

3 Daniel Jewell;George Z. Chen;;Carbon nanotube and conducting polymer composites for supercapacitors[J];Progress in Natural Science;2008年07期

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本文编号：1098284