过渡金属硫化物电极的设计、制备及电化学性能研究
发布时间：2021-03-05 17:37
超级电容器具有循环寿命长、功率密度高、充电耗时短、安全可靠、工作温度范围广等优点,在便携式电子产品、电动汽车、智能电网等领域有重要应用。超级电容器的性能与电极材料的种类、结构密切相关。过渡金属硫化物因高的理论容量和可逆的氧化还原特性受到研究者的广泛关注。本文以过渡金属硫化物为主要研究对象,通过与导电性良好的碳材料复合来改善电极的电化学性能。本论文的主要研究工作如下:（1）利用两步电化学法处理厚度为400μm的石墨纸（Graphite,G）,制备功能化的剥离石墨纸（Functionalized Exfoliated Graphite,FEG）。然后,借助水热法在FEG上生长Ni3S2/Ni3S4复合材料,制备自支撑结构的电极。实验表明,相较于未处理的石墨纸和一步法处理后的石墨纸（Exfoliated Graphite,EG）,FEG具有明显改善的浸润性和导电性。而且,FEG表面丰富的石墨烯纳米片有助于电子的快速传输,减小电极的内阻。在2 mA cm–2的电流密度下,FEG-Ni<...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器可能的应用领域
兰州大学硕士学位论文 过渡金属硫化物电极的设计、制备及电化学性能研究1.3.1 双电层电容器双电层电容器是依靠物理吸附作用在电解质溶液和电极材料之间产生界面双电层来进行电荷存储的。双电层电容器的研究是基于 Helmholtz 双电层理论来开展的，随后 Gouy-Chapman 和 Stern 根据热运动会对粒子产生影响这一原理进一步完善了双电层理论。当电极被施加电场后，电极表面会吸附电解质溶液中的阴、阳离子，这些离子在电极表面形成界面双电层结构，从而产生电容效应，这就是双电层理论。图 1.2 是电解质溶液中带电固体表面的双电层模型示意图。
2 赝电容电容器容电容器是基于电极材料与电解质溶液之间发生的快速可逆进行电荷存储与释放的。如图 1.3 所示，当在赝电容电容器两压充电时，电解液中的离子（OH–或 H+）在电场力的驱动下移液界面直至电极的近表面附近，与电极材料发生快速可逆的而完成电荷的存储；当电容器放电时，先前进入到电极活性材子重新回到电解液中，先前存储的能量则以电荷的形式输送至容电容器与双电层电容器主要区别在于离子是怎样吸附的。双极表面发生物理吸附，电解质溶液中离子的吸附/脱附活化能较溶液界面处的离子迁移率较高；赝电容电容器是发生在氧化移过程中的化学吸附，电解质溶液中离子的吸附/脱附活化能较溶液界面处的离子迁移率较低。由于化学吸附形成了化学键的能量多，一般情况下，赝电容电容器的电容值比双电层电容
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene fiber based supercapacitors: Strategies and perspective toward high performances[J]. Qiuyan Yang,Zhen Xu,Chao Gao. Journal of Energy Chemistry. 2018(01)
[2]Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture[J]. Tinghui Yao,Xin Guo,Shengchun Qin,Fangyuan Xia,Qun Li,Yali Li,Qiang Chen,Junshuai Li,Deyan He. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[3]2D MOF Nanoflake-Assembled Spherical Microstructures for Enhanced Supercapacitor and Electrocatalysis Performances[J]. Huicong Xia,Jianan Zhang,Zhao Yang,Shiyu Guo,Shihui Guo,Qun Xu. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[4]NiO nanosheet assembles for supercapacitor electrode materials[J]. Huanhao Xiao,Shunyu Yao,Hongda Liu,Fengyu Qu,Xu Zhang,Xiang Wu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(03)
[5]High-Performance Solid-State Supercapacitors Fabricated by Pencil Drawing and Polypyrrole Depositing on Paper Substrate[J]. Jiayou Tao,Wenzhen Ma,Nishuang Liu,Xiaoliang Ren,Yuling Shi,Jun Su,Yihua Gao. Nano-Micro Letters. 2015(03)
[6]Facile and Controlled Synthesis of Silica Sol Nanospheres Through a Modifi ed Sol-Gel Process[J]. 李洁,陈连喜,ZHANG Zhongming,JIAO Caibin. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2014(03)
[7]Metal oxide and hydroxide nanoarrays: Hydrothermal synthesis and applications as supercapacitors and nanocatalysts[J]. Qiu Yang,Zhiyi Lu,Junfeng Liu,Xiaodong Lei,Zheng Chang,Liang Luo,Xiaoming Sun. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(04)
[8]接触角测量技术的应用[J]. 丁晓峰,陈沛智,管蓉. 分析试验室. 2008(S1)
[9]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
[10]拉曼散射光谱及其应用[J]. 杨士娟,李瑗. 中国现代教育装备. 2006(08)
本文编号：3065587
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器可能的应用领域
兰州大学硕士学位论文 过渡金属硫化物电极的设计、制备及电化学性能研究1.3.1 双电层电容器双电层电容器是依靠物理吸附作用在电解质溶液和电极材料之间产生界面双电层来进行电荷存储的。双电层电容器的研究是基于 Helmholtz 双电层理论来开展的，随后 Gouy-Chapman 和 Stern 根据热运动会对粒子产生影响这一原理进一步完善了双电层理论。当电极被施加电场后，电极表面会吸附电解质溶液中的阴、阳离子，这些离子在电极表面形成界面双电层结构，从而产生电容效应，这就是双电层理论。图 1.2 是电解质溶液中带电固体表面的双电层模型示意图。
2 赝电容电容器容电容器是基于电极材料与电解质溶液之间发生的快速可逆进行电荷存储与释放的。如图 1.3 所示，当在赝电容电容器两压充电时，电解液中的离子（OH–或 H+）在电场力的驱动下移液界面直至电极的近表面附近，与电极材料发生快速可逆的而完成电荷的存储；当电容器放电时，先前进入到电极活性材子重新回到电解液中，先前存储的能量则以电荷的形式输送至容电容器与双电层电容器主要区别在于离子是怎样吸附的。双极表面发生物理吸附，电解质溶液中离子的吸附/脱附活化能较溶液界面处的离子迁移率较高；赝电容电容器是发生在氧化移过程中的化学吸附，电解质溶液中离子的吸附/脱附活化能较溶液界面处的离子迁移率较低。由于化学吸附形成了化学键的能量多，一般情况下，赝电容电容器的电容值比双电层电容
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene fiber based supercapacitors: Strategies and perspective toward high performances[J]. Qiuyan Yang,Zhen Xu,Chao Gao. Journal of Energy Chemistry. 2018(01)
[2]Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture[J]. Tinghui Yao,Xin Guo,Shengchun Qin,Fangyuan Xia,Qun Li,Yali Li,Qiang Chen,Junshuai Li,Deyan He. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[3]2D MOF Nanoflake-Assembled Spherical Microstructures for Enhanced Supercapacitor and Electrocatalysis Performances[J]. Huicong Xia,Jianan Zhang,Zhao Yang,Shiyu Guo,Shihui Guo,Qun Xu. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[4]NiO nanosheet assembles for supercapacitor electrode materials[J]. Huanhao Xiao,Shunyu Yao,Hongda Liu,Fengyu Qu,Xu Zhang,Xiang Wu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(03)
[5]High-Performance Solid-State Supercapacitors Fabricated by Pencil Drawing and Polypyrrole Depositing on Paper Substrate[J]. Jiayou Tao,Wenzhen Ma,Nishuang Liu,Xiaoliang Ren,Yuling Shi,Jun Su,Yihua Gao. Nano-Micro Letters. 2015(03)
[6]Facile and Controlled Synthesis of Silica Sol Nanospheres Through a Modifi ed Sol-Gel Process[J]. 李洁,陈连喜,ZHANG Zhongming,JIAO Caibin. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2014(03)
[7]Metal oxide and hydroxide nanoarrays: Hydrothermal synthesis and applications as supercapacitors and nanocatalysts[J]. Qiu Yang,Zhiyi Lu,Junfeng Liu,Xiaodong Lei,Zheng Chang,Liang Luo,Xiaoming Sun. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(04)
[8]接触角测量技术的应用[J]. 丁晓峰,陈沛智,管蓉. 分析试验室. 2008(S1)
[9]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
[10]拉曼散射光谱及其应用[J]. 杨士娟,李瑗. 中国现代教育装备. 2006(08)
本文编号：3065587
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