氧化铜/碳复合材料制备及电化学性能研究

发布时间：2021-01-21 13:25

　　金属氧化物的氧化还原过程可以产生较高的膺电容效应,因而成为近年超级电容器电极材料的研究热点。氧化钌,氧化镍,氧化钴等虽然具有较高的比容量,但存在材料成本高,环境污染等问题。CuO作为电极材料具有成本低、无污染等优点,但存在比容量不高,循环稳定性较差的缺点。本论文以石墨烯和纳米碳管为基底负载CuO提高其比表面积和活性物质利用率,进而提高电极材料的比容量和循环稳定性。论文的主要研究内容:（1）采用水热合成法制备了氧化铜/多层石墨烯（CuO/MLG）复合材料,研究了反应物添加量和温度对复合材料微结构和电化学性能的影响。研究结果表明,CuO呈球状颗粒分布在多层石墨烯表面,在80℃水热温度下石墨烯表面同时有棒状中间产物存在。随着乙酸铜添加量增多和温度升高,石墨烯表面负载的CuO颗粒尺寸逐渐变大,有团聚现象发生。电化学测试结果表明120℃水热温度加入100mg乙酸铜时复合材料具有最高的比容量,1A/g电流密度下达到184F/g,同时CuO颗粒尺寸较小时表现出较好的循环稳定性,在70℃水热温度下制备出小颗粒CuO（小于20nm）均匀分布在石墨烯表面的复合材料,活化后经过6000次恒流充放电可以保持比... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

模板法制备氧化铜流程图

以六次甲基四胺为模板，制备出了粒径在2um呈纺锤状的纳米氧化铜，最后将材料制备成气敏传感器，传感器制作步骤如图1.4所示，测试结果表明传感器对丙酮( CH3COCH3)和硫化氢( H2S) 气体均有较高的灵敏度，而当复合材料进行贵金属催化剂铂(Pt)掺杂后传感器的灵敏度提高了87%。Nia等[19]采用电化学法制备了CuO/rGO复合材料，氧化铜颗粒尺寸小于100nm，并以此制备了无酶H2O2传感器，测试结果表明该传感器检测下线为0.601μM，检测上限为18μM，响应速度小于3秒

图 1.5 双电层电容工作原理示意图 法拉第准电容器第准电容也称为法拉第赝电容，它是由电极材料的电极表面发生剧反应而产生电容，进而存储电荷和能量，其充放电原理如图1.6所充电时，由于外加电场的作用，电介质中的离子吸附到电极表面，极材料内部，与电极材料发生电化学反应，从而使能量存储在电放电时，进入电极材料的离子被重新释放到电解质中，同时电极内通过外电路释放出去。法拉第准电容其具有电容特性，其电压与时，通过电荷的转移来实现能量的存储。其电荷的存储与释放主要依面的氧化还原反应，因而具有高比表面积的金属氧化物和导电聚合电容的电极材料主流选择[37]。而法拉第电容不仅发生在电极材料发生在电极材料内，因而法拉第准电容通常具有较高的比容量，在法拉第准电容容量是双电层电容器的数倍。但是由于它是基于电极原反应，因而存在离子阻塞和活性材料损耗等问题，因而活性材料缺乏稳定性。


本文编号：2991246