微撞击流反应器制备石墨烯/镍基复合材料及其电化学性能研究
发布时间：2021-03-03 18:46
能源存储一直是困扰人类的一大难题,近年来,超级电容器作为新型储能装置成为研究的重点,而决定电容器性能的是电极材料的选取,因此研发出电化学活性优异的电极材料尤为重要。Ni（OH）2具有较高的理论比电容,但是循环性能比较差,通过与石墨烯复合来利用它们的协同作用,制备出高性能的电极材料。本文采用微撞击流反应器制备石墨烯/镍基复合材料,主要内容如下:（1）用MISR制备了 RGO/Ni（OH）2复合材料,研究了工艺条件对材料性能的影响,确定最佳工艺条件为:RGO:Ni（NO3）2质量比为0.1:2.5、反应pH为9.5、陈化时间3 h、预混时间3 h、撞击流速7.08 m/s。1 A/g的电流密度下,初始比电容可达2534.8 F/g,循环500次后的容量保持率为51.7%。在最佳工艺条件下,比较了 MISR与传统STR制备材料之间的电化学性能差别,证明MISR在制备复合材料上具备一定优势。（2）用MISR对Ni（OH）2掺杂Al3+、Co2+两种金属离子进行改性,得到Ni-Co-Al（OH）n复合材料。确定了最佳的Ni2+与（Al3+、Co2+）摩尔比为3:1,最佳的Al3+:Co2+摩尔比...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１简单微通道反应器结构的结构图［５】??．－
撞击流（Ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ?ｓｔｒｅａｍｓ?ＩＳ）的概念，最早是Ｅｌｐｅｒｉｎ［１１］提出的，他指出撞击流??为强化气固、液固、液－液系统之间的传热传质过程，提供了有效的流动结构。撞击流??就是使相反方向的流体进行相向碰撞［１２］（如图１－２），由于它们的碰撞，可以在相对较??小的空间内形成高湍流强度区域，这就为提高相间传热和传质速率提供了极好的条件。??＾?１，／??Ｈ？？專？？?＜Ｊｊ＝ｚ＝＝＝＝ｉ??Ｆｌｕｉｄ?Ａ—＾？?？?？?？?？?－Ｆｌｕｉｄ?Ｂ??？?？?？?＾?＃?４—?＊?＊?＊?＿??／?？?ｆ？?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ?ｔｕｂｅ??，＜ｐ?ｉ??Ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ?ｐｌａｎｅ??图１－２撞击流原理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ?ｓｔｒｅａｍｓ??随后根据Ｔａｍｉｒ等［１３］的广泛调查，得到的结论几乎所有化工过程都可以应用ＩＳ的??方法进行，Ｔａｍｉｒ推测与传统方法相比撞击流具有更高的效率，因此他把这种技术推??广到传热和传质的过程中进行应用，同时库德拉［｜４］等人，也写了一篇关于撞击流技术??在不同方面应用的文献综述。??目前撞击流技术己经成功应用于气体的吸收和解吸、微观混合、结晶、和沉淀反??应［１５？］等，同时撞击流技术也得到了不断的发展。Ｌｉｕ等［２Ｑ】通过把毛细管与商用三通??简单的结合
?Ｂｏｕｄｉａｂ等［２８］为了快速简单地表征化学反应过程中的混合和热性质，开发出一种??新型玻璃微反应器（如图１－３）。这种微反应器的特点是：可以进行毫克级别的分析、??压力和温度承受范围宽、无需采样便可获得反应热数据、有多种用途。同样也有一定??限制：不能测试回流反应、两相反应的动力学特征不能反应大规模生产情况。??＾ｌｉ＾ｎｇ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ?Ｇａｓ?Ｉｎｌｅｔ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ??－ＬＣ?ＩｓＣ??（－１?ｌｉ?ｔ?ｆ?Ｇａｓ?ｏｕｔｌｅｔ??￡?Ｉ??．Ｌ?＾－－－ｓｅｐａｒａｉｉｏｎ?、？?Ｇｌａｓｓ?ｔｕｂｅ??／Ｇｌａｓｓ?（ｏｐｔｉｏｎａｌ）??Ｌｒ??图１－３玻璃微反应器示意图［２８］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｌａｓｓ－ｌｉｎｅｄ?ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ??Ｂａｓｈｅｅｒ等％］以Ｐｙｒｅｘ玻璃毛细管为基础，研发了一种新型毛细管微反应器（如??图１－４），以葡萄糖为原料，在多孔金催化剂的作用将其氧化为葡萄糖酸，采用这种方??式生产的葡萄糖酸收率高达９９％，远远高于传统合成方法的４８％。微反应器较高的比??表面积使多孔金催化剂形成了更多的活性位点，是其反应收率更高的原因。由于微反??应器成本低、反应效率高、催化剂可重复利用使这种毛细管微反应器更有利于工业生??产及放大。??Ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ??Ｉ?＾?－?：二－??ｆｌ?Ｉ?＂??Ｄ－ＣＩｕｃｏｓｅ?Ｄ?＃桑酰悖铮睿椋悖牐幔悖椋洌崳?Ｈ??５?ｃｍ??Ｈ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器的发展及应用现状[J]. 黄晓斌,张熊,韦统振,齐智平,马衍伟. 电工电能新技术. 2017(11)
[2]超级电容器复合电极材料Ni（OH）2/石墨烯的研究进展[J]. 张秦怡,唐水花,张洁,黄朋肖,李星. 电子元件与材料. 2013(12)
[3]微反应器研究最新进展[J]. 骆广生,王凯,吕阳成,徐建鸿,邵华伟. 现代化工. 2009(05)
[4]Micromixing in the Submerged Circulative Impinging Stream Reactor[J]. 伍沅,肖杨,周玉新. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2003(04)
本文编号：3061750
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１简单微通道反应器结构的结构图［５】??．－
撞击流（Ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ?ｓｔｒｅａｍｓ?ＩＳ）的概念，最早是Ｅｌｐｅｒｉｎ［１１］提出的，他指出撞击流??为强化气固、液固、液－液系统之间的传热传质过程，提供了有效的流动结构。撞击流??就是使相反方向的流体进行相向碰撞［１２］（如图１－２），由于它们的碰撞，可以在相对较??小的空间内形成高湍流强度区域，这就为提高相间传热和传质速率提供了极好的条件。??＾?１，／??Ｈ？？專？？?＜Ｊｊ＝ｚ＝＝＝＝ｉ??Ｆｌｕｉｄ?Ａ—＾？?？?？?？?？?－Ｆｌｕｉｄ?Ｂ??？?？?？?＾?＃?４—?＊?＊?＊?＿??／?？?ｆ？?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ?ｔｕｂｅ??，＜ｐ?ｉ??Ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ?ｐｌａｎｅ??图１－２撞击流原理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ?ｓｔｒｅａｍｓ??随后根据Ｔａｍｉｒ等［１３］的广泛调查，得到的结论几乎所有化工过程都可以应用ＩＳ的??方法进行，Ｔａｍｉｒ推测与传统方法相比撞击流具有更高的效率，因此他把这种技术推??广到传热和传质的过程中进行应用，同时库德拉［｜４］等人，也写了一篇关于撞击流技术??在不同方面应用的文献综述。??目前撞击流技术己经成功应用于气体的吸收和解吸、微观混合、结晶、和沉淀反??应［１５？］等，同时撞击流技术也得到了不断的发展。Ｌｉｕ等［２Ｑ】通过把毛细管与商用三通??简单的结合
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器的发展及应用现状[J]. 黄晓斌,张熊,韦统振,齐智平,马衍伟. 电工电能新技术. 2017(11)
[2]超级电容器复合电极材料Ni（OH）2/石墨烯的研究进展[J]. 张秦怡,唐水花,张洁,黄朋肖,李星. 电子元件与材料. 2013(12)
[3]微反应器研究最新进展[J]. 骆广生,王凯,吕阳成,徐建鸿,邵华伟. 现代化工. 2009(05)
[4]Micromixing in the Submerged Circulative Impinging Stream Reactor[J]. 伍沅,肖杨,周玉新. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2003(04)
本文编号：3061750
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