过渡金属硫化物复合碳纳米材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2020-06-25 12:53

【摘要】：超级电容器,也称为电化学电容器,是一种具有无限寿命周期和高功率密度的能量存储装置,通常以双电层或超级电容的形式存储能量。超级电容器是一种新型的电力设备,其能量密度和功率密度介于电池和传统的电容器之间,目前已应用于电脑电源恢复系统、电动汽车及动力电子设备等领域。电极材料是影响电容器性能优劣的核心因素,因此在超级电容器的研究工作中,制备性能优异的电极材料一直是科研工作者的工作重心。本文采用水热法制备硫化钴和二硫化钼两种金属硫化物,并将其应用于超级电容器电极材料。此外,为了克服过渡金属硫化物的缺点,将其与碳纳米材料复合,充分发挥复合材料各组分的协同作用,研究复合材料的制备及其电化学性能。本论文主要研究内容及研究结论如下:采用葡萄糖作为还原剂,通过水热反应和冷冻干燥过程制备CoS@CNTs/rGO三元复合材料,并对复合材料进行结构表征和性能测试。FESEM图显示,在CoS@CNTs/rGO三元复合材料中,片状CoS均匀的分散于三维CNTs和rGO导电框架结构中,形成三维立体结构。这种结构促进了电解质离子的传输,有利于电化学性能的提高。电化学性能测试表明:CoS@CNTs/rGO三元复合材料在1.0 A/g的电流密度下,其比电容为295F/g,在相同电流密度下经过2000次的恒电流充放电后,比电容保持率为77.41%。在5.0 A/g的电流密度下的比电容为235 F/g,表明该三元复合材料具有较好的电容性能。通过一种简单的水热法和还原过程原位合成MoS_2@CNTs/rGO三元复合材料。表征测试结果显示,MoS_2@CNTs/rGO三元复合材料中三种组分均匀分布,石墨烯-碳纳米管作为碳框架有效承载MoS_2@CNTs/rGO三元复合材料,使得超级电容器性能得到有效提升。电化学性能测试表明:当扫描速度达到100 mV/s时,MoS_2@CNTs/rGO的比电容达到218 F g~(-1)。在10 mV/s扫描速率下循环3000次后比电容仍能达到364 F g~(-1),具有较高的比电容保持率(83.1%)。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：

超级电容器的结构示意图

可逆的法拉第氧化还原反应，如图 1-3[18]所示电容器更多数量的比电容，原因在于双电层电面发生，而赝电容电容器的电化学储能过程不生。然而动力学的限制使得赝电容器的能量储存容器的电极材料主要是导电聚合物和金属氧化

【参考文献】

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本文编号：2729161