2纳米材料的制备及其超级电容器性能研究

发布时间：2016-12-16 05:22

  本文关键词：几种RuO_2纳米材料的制备及其超级电容器性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华中师范大学》 2013年

几种RuO_2纳米材料的制备及其超级电容器性能研究

高海瑞  

【摘要】：我们处在一个电气化时代,电能的使用无处不在,随之而来一个很重要的问题即是电能的存储。比如,全球能源危机的爆发,致使风能、太阳能、潮汐能、水能等自然能源发电越来越吸引人们的注意,然而此类非燃料能源具有间歇性特点；另外,便携电子设备、电动机车、电力后备等的广泛应用,因此能量转换存储显得愈发重要。如何实现高效电能存储已成为21世纪最重要的科学工程问题之一,已被我国列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020年),成为国家长期发展中最重要的能源领域前沿技术。 电化学储能是储能中一种重要的储能技术,它是将电能转换为静电能或化学能,加以存储。目前,最主要的两种电化学储能设备是锂离子电池和超级电容器。锂离子电池是目前技术较完善、应用广泛的储能装置,其对资源的重复利用率高,还具有容量高、体积小、易回收、对环境的污染程度较低等特点,被广泛应用于电子行业。另一类主要的电化学储能器件一超级电容器,除具有锂离子电池上述特点之外,最突出的优势就是可以进行快速大功率充放电,并且循环性能较好,一个有效的应用就是在电动机车的起步及刹车过程中,进行能量的瞬问大功率释放及快速存储。随着超级电容器综合性能的逐步提升,其在实际生活中的应用将会更加广泛。 木论文主要探究高性能超级电容器电极纳米材料制备。本论文从简化实验流程、提高材料比表面积、电子/离子传输性能等方面对超级电容器电极材料进行改良。具体的内容如下： 1.成功制备了尺寸均匀的RuO：纳米管。用简单的低温水热法在Ti片基底上制备出钴的碱性氧化物纳米线阵列,将其作为模板,通过低温水浴、侵蚀模板法制备出RuO2纳米管。采用SEM、TEM、XRD、EDX等手段对材料的形貌、结构及成分等进行表征分析。将RuO2纳米管材料应用于超级电容器电极材料,测试器超级电容器性能,得到较高的比电容量和较好的循环性能。 2.水热法在导电金属基底上制备不同形貌的RuO2纳米材料。以导电金属Ti片为基底,加入不同表面活性剂,在180℃环境下水热反应,得到了两种不同形貌的RuO2纳米材料。采用SEM、TEM、XRD、EDX等手段对材料的形貌、结构及成分等进行表征分析。通过对不同反应时间得到的材料进行对比,简单讨论、推测其结构形成机理。将不同形貌的RuO2纳米材料作为超级电容器电极材料,测试其电容性能。最后,简单分析两种材料电容性能不同的原因。 3.制备Co3O4/RuO2纳米复合材料。应用水热法制备出花状Co3O4纳米结构,退火后,在其表面沉积RuO2纳米颗粒,得到Co3O4/RuO2纳米复合材料。采用SEM、 TEM、XRD、EDX等手段对材料的形貌、结构及成分等进行表征分析。分别将Co3O4纳米材料和Co3O4/RuO2纳米复合材料作为超级电容器电极材料,测试其超电容性能,结果显示复合材料性能高于纯相Co3O4纳米材料。不同前躯体溶液浓度下所得复合材料的电容性能对比显示,随着前驱体溶液浓度的增大材料电容量增大。最后,通过对比,简单分析了材料的形成机理以及性能不同的原因。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB383.1;TM53
【目录】：

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