碳微球/碳纳米管杂化材料的构筑及其电化学性能研究

发布时间：2021-03-30 02:48

　　中间相碳微球具有良好的导电性,以及稳定的物理化学性能,常用于锂离子电池的电极材料。碳纳米管由于其具有高的比表面积,卓越的导电性,因此常用于电池或者超级电容器的电极材料。然而,中间相碳微球的比表面比较低,并且无孔,因此其在超级电容器领域的应用受到限制。本文通过在石墨化后的中间碳微球表面生长碳纳米管从而制备中间相碳微球/碳纳米管的杂化材料,并将所制备的杂化材料应用于超级电容器的电极材料。本研究利用化学气相沉积法在石墨化后的中间相碳微球表面生长碳纳米管,九水硝酸铁作为催化剂,乙炔作为碳源,氢气为反应气体,氮气为保护气体。通过改变生长温度以及氢气与乙炔的比例来分析生长环境对产物形貌的影响,并且研究不同的形貌对电化学性能的影响。研究结果显示当氢气与乙炔的比例为2/1,生长温度为750℃的时候,所生长的碳纳米管产量最大,并且纯度较高,管径较为均匀（约为23 nm）。当增大氢气与乙炔的比例或者升高生长温度都不利于碳纳米管的生长,产物含有颗粒,片层,纤维,以及线状等碳纳米结构的存在。通过对所制备的杂化材料进行比表面测试和电化学性能分析,结果显示所有制备的杂化材料的比表面积都高于石墨化后的中间相碳微球,... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 本课题的研究意义及背景
        1.1.1 中间相碳微球
        1.1.2 碳纳米管的生长
        1.1.3 超级电容器储能机理
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本课题研究意义,研究内容与研究方案
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 主要研究内容
        1.3.3 本课题研究方案
2. 实验材料与研究方法
    2.1 实验试剂与原料
        2.1.1 石墨化后的中间相碳微球
        2.1.2 主要试剂
        2.1.3 实验主要仪器
    2.2 MCMB/CNTS杂化材料的制备
    2.3 MCMB/CNTS杂化材料的形貌结构表征
        2.3.1 扫描电镜
        2.3.2 透射电镜
        2.3.3 拉曼光谱仪
        2.3.4 X射线衍射仪
2吸脱附测试">        2.3.5 N₂吸脱附测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 电极的制备
        2.4.2 循环伏安法
        2.4.3 交流阻抗谱分析
        2.4.4 恒流充放电测试
3. 实验结果与讨论
    3.1 MCMB/CNTS杂化材料的微观形貌分析
        3.1.1 扫描电镜分析
        3.1.2 透射电镜分析
        3.1.3 微观形貌分析小结
    3.2 MCMB/CNTS杂化材料的结构分析
        3.2.1 拉曼光谱分析
        3.2.2 X射线衍射光谱分析
        3.2.3 结构分析小结
    3.3 比表面分析
        3.3.1 比表面积与孔径
        3.3.2 比表面分析小结
    3.4 电化学性能分析
        3.4.1 循环伏安法
        3.4.2 交流阻抗谱分析
        3.4.3 恒流充放电分析
        3.4.4 循环后的形貌与交流阻抗谱分析
        3.4.5 电化学性能分析小结
    3.5 碳纳米管的生长机理分析
4. 结论与展望
    4.1 主要结论
    4.2 主要创新点
    4.3 展望
致谢
参考文献
在校期间发表论文与获奖励情况



本文编号：3108704