金属氧化物/氢氧化物纳米材料的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2020-12-05 08:11

　　随着全球经济的快速发展,人类社会的发展越来越离不开对能源的依赖,更多的体现在对化石能源的需求上。化石能源的大量生产与消耗是导致恶劣的全球气候、造成严重地环境污染和生态破坏的主要原因。因此,开发和利用高效、清洁和可持续发展的可再生能源以及新型的能量转换存储技术引发了全球范围内的研究热潮。超级电容器作为介于传统电容器与蓄电池之间的一种新型储能器件,因其具有高功率密度、长循环寿命、大电流充放电特性等优势而受到移动通信、电子产品、航空航天等诸多领域的关注。电极材料在超级电容器的组成部分中起着不可代替的作用。因此,超级电容器电极材料的研究对超级电容器的深远发展起着重要作用。本论文分别以价格低廉的多孔碳材料以及泡沫铜为导电基底,并与过渡金属氧化物或氢氧化物复合来制备得到电极材料,以提高电极材料的电导率、循环稳定性、增加比电容、倍率性能等为目标,并通过扫描电镜、透射电镜等表征手段,以及循环伏安法、恒电流充放电等电化学测试方法对电极材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能进行测试与研究。研究内容如下:1.以多孔碳材料为基底,通过水热法在其表面是均匀的生长一层Mn02纳米片结构。多孔碳材料具备的连续大孔径通... 

【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１三维多孔Ｒｕ０２纳米材料结构制备流程图［却??１．５．２软模板法制备多孔碳材料??

图１．３滤纸作为碳源制备多孔碳材料的流程图ｌ１５］??１．６过渡金属氧化物／氢氧化物电极材料??过渡金属氧化物／氢氧化物通过在电极－电解液界面处发生的高度可逆的氧化还??原反应来进行能量的存储转换，与碳材料通过双电层来储存电能相比，具有更高的??比电容，因此研宄者们将眼光更多的投注于该类型的电极材料。这些过渡金属氧化??物材料，如Ｒｕ〇２［５Ｇ】，ＮｉＯ［６２］，Ｍｎ〇２［６３］和ＣｏＯ＿等，Ｒｕ〇２是赝电容器过渡金属氧??化物电极材料中最具有代表性的。研宄者们主要是通过以下四个方面来提高电极材??料的性能：（１）使用廉价的过渡金属氧化物／氢氧化物来降低电极材料的成本；（２）使??用不同的制备手段来达到增加电极材料的比表面积，从而使电极材料电化学性能得??到进一步地加强；（３）将多元金属氧化物／氢氧化物结合在一起利用它们之间的相互??作用来制备高性能的电极材料；（４）将制备得到的电极材料组装成混合的超级电容??器。??，还一些／，

?ＭＳＢＰＣ?／?ＭｎＯ，??图２．１贝壳多孔碳材料／Ｍｎ０２复合材料制备示意图??图２．１是ＭＳＢＰＣ／Ｍｎ０２复合材料的制备示意图。由于壳层主要由碳酸钙晶体和??生物大分子组成，故经脱钙和退火处理后可以得到ＭＳＢＰＣ。然后通过简单的水热??反应在ＭＳＢＰＣ表面生长了一层Ｍｎ０２纳米片。??（３）｜?—ＭＳＢＰＣｆＭｎＯｊ?＾＾１?＿？ＳＢＰＣ?〇—〇??２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?４００?６００?ＢＯＯ?１０００?１２００?１４００?１６００?１Ｂ００?２０００??２０／?ｄｅｇｒｅｅ?Ｒａｍａｎ?Ｓｈｉｆｔ?／?ｃｍ＇＾??图２．２?ＭＳＢＰＣ和ＭＳＢＰＣ／Ｍｎ０２电极材料（ａ）?ＸＲＤ图，（ｂ）拉曼图??图２．２为ＭＳＢＰＣ和ＭＳＢＰＣ／ＭｎＣｆｅ的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）图。ＭＳＢＰＣ在２５°处??只有一个宽的衍射峰（红色曲线），表明了?ＭＳＢＰＣ碳材料无定型结构的性质。将Ｍｎ０２??纳米片后成功的复合在ＭＳＢＰＣ上后，除２５°的峰外，还能看到３７．３６°、４２．７７°、??５６．７２°和６７．３１°的衍射峰（黑色曲线），并分别对其进行了索引，得到Ｍｎ０２对应的??晶面分别为（１００）、（１０１）、（１０２）和（１１０），该数据表明ＭＳＢＰＣ／Ｍｎ０２复合材料已经??成功的制备出来了［７５］。与此同时


本文编号：2899171