TiN基超级电容器电极材料的制备及性能
发布时间：2021-04-20 10:17
超级电容器因快速充放电、能量密度高、稳定性好及环保等优异性能,被视为是一种可取代燃料电池与蓄电池的新型能量储存设备。通常情况下,决定超级电容器储能方式的关键因素是电极材料。电极材料的选择不同,所展现出的储能原理也大不相同。碳材料优良的导电性及稳定性使之成为首选的电极材料,但容量较低;金属氧化物有着较高的电容,但较差的导电率使得循环稳定性降低。而过渡金属氮化物因具有较高的理论比电容、机械稳定性和良好的导电性引起广泛关注。因此,本文选择过渡金属氮化物作为电极材料并研究了其电化学性能。利用等离子体直流电弧法和多巴胺原位自聚合法,以金属钛为原料分别制备了TiN纳米颗粒、TiN@CN纳米胶囊以及TiN-NiO复合材料。样品的形貌结构、物相以及表面化学成分将结合X射线衍射仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱以及透射电镜进行表征,使用电化学工作站对所制备样品进行电化学相关测试及性能分析。以金属钛为原料,采用等离子体直流电弧法联合多巴胺原位自聚合法制备了TiN@CN纳米胶囊。实验过程中,通过改变多巴胺的量来调节自聚合反应过程中CN的生成量。结果表明:当TiN与多巴胺的重量比为1:1.5时,TiN@CN纳米胶...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 超级电容器分类及储能机制
1.2.1 电化学双电层电容器
1.2.2 赝电容电容器
1.2.3 混合型超级电容器
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.3.4 复合基电极材料
1.4 TiN电极材料的简介及研究现状
1.4.1 TiN的基本性质与结构
1.4.2 TiN的研究现状
1.5 本课题研究内容及意义
第2章 实验材料、仪器及表征
2.1 实验材料
2.2 实验仪器
2.3 材料表征方法
2.3.1 X射线衍射仪
2.3.2 拉曼光谱
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 X射线光电子能谱
2.4 电化学表征手段
2.4.1 循环伏安曲线（CV）
2.4.2 恒电流充放电曲线（GCD）
2.4.3 电化学阻抗谱（EIS）
第3章 立方状TiN@CN纳米胶囊的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验步骤
3.2.1 等离子体直流电弧法制备前驱体TiN
3.2.2 多巴胺原位自聚合法制备TiN@CN纳米胶囊
3.2.3 待测样品的电极制备
3.3 实验表征、结果与分析
3.3.1 TiN与 TiN@CN物相分析
3.3.2 TiN及 TiN@CN纳米胶囊形貌分析
3.3.3 TiN与 TiN@CN纳米胶囊拉曼图谱分析
3.3.4 TiN与 TiN@CN纳米胶囊XPS分析
3.4 TiN与 TiN@CN纳米胶囊性能分析
3.5 本章小结
第4章 TiN-NiO复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验步骤
4.3 实验表征与分析
4.3.1 TiN-NiO复合材料物相分析
4.3.2 TiN以及TiN-NiO复合材料的形貌分析
4.4 TiN-NiO复合材料的性能及分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microwave-assisted conversion of biomass wastes to pseudocapacitive mesoporous carbon for high-performance supercapacitor[J]. Xiangkun Bo,Kun Xiang,Yu Zhang,Yu Shen,Shanyong Chen,Yongzheng Wang,Mingjiang Xie,Xuefeng Guo. Journal of Energy Chemistry. 2019(12)
[2]稻壳基活性炭的热处理改性及其电化学性能（英文）[J]. 肖程元,张文礼,林海波,田永霞,李欣欣,田亦野,陆海彦. 新型炭材料. 2019(04)
[3]微型超级电容器的电化学阻抗谱分析[J]. 吕晓静,朱平. 微纳电子技术. 2017(01)
博士论文
[1]基于NiO超级电容器电极材料的制备及其性能研究[D]. 陈刚.云南大学 2016
[2]镍钴基化合物超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 安磊.东华大学 2016
硕士论文
[1]碳基超级电容器电极材料制备及其电化学性能研究[D]. 武中钰.南京大学 2018
[2]NiO基超级电容器电极材料的制备及其电容性能研究[D]. 鲁一圣.上海大学 2016
[3]水热法制备二氧化锰及其电化学性能的研究[D]. 刘斐.太原理工大学 2015
[4]Ni-N薄膜材料的制备与性能表征[D]. 张林峰.复旦大学 2014
[5]ZnO/C复合电极材料的制备、结构及其电化学性能研究[D]. 蒋磊.浙江大学 2008
[6]LiMn2O4电极材料的碳包覆改性及电化学性能研究[D]. 张建峰.中南大学 2008
本文编号：3149493
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 超级电容器分类及储能机制
1.2.1 电化学双电层电容器
1.2.2 赝电容电容器
1.2.3 混合型超级电容器
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.3.4 复合基电极材料
1.4 TiN电极材料的简介及研究现状
1.4.1 TiN的基本性质与结构
1.4.2 TiN的研究现状
1.5 本课题研究内容及意义
第2章 实验材料、仪器及表征
2.1 实验材料
2.2 实验仪器
2.3 材料表征方法
2.3.1 X射线衍射仪
2.3.2 拉曼光谱
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 X射线光电子能谱
2.4 电化学表征手段
2.4.1 循环伏安曲线（CV）
2.4.2 恒电流充放电曲线（GCD）
2.4.3 电化学阻抗谱（EIS）
第3章 立方状TiN@CN纳米胶囊的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验步骤
3.2.1 等离子体直流电弧法制备前驱体TiN
3.2.2 多巴胺原位自聚合法制备TiN@CN纳米胶囊
3.2.3 待测样品的电极制备
3.3 实验表征、结果与分析
3.3.1 TiN与 TiN@CN物相分析
3.3.2 TiN及 TiN@CN纳米胶囊形貌分析
3.3.3 TiN与 TiN@CN纳米胶囊拉曼图谱分析
3.3.4 TiN与 TiN@CN纳米胶囊XPS分析
3.4 TiN与 TiN@CN纳米胶囊性能分析
3.5 本章小结
第4章 TiN-NiO复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验步骤
4.3 实验表征与分析
4.3.1 TiN-NiO复合材料物相分析
4.3.2 TiN以及TiN-NiO复合材料的形貌分析
4.4 TiN-NiO复合材料的性能及分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microwave-assisted conversion of biomass wastes to pseudocapacitive mesoporous carbon for high-performance supercapacitor[J]. Xiangkun Bo,Kun Xiang,Yu Zhang,Yu Shen,Shanyong Chen,Yongzheng Wang,Mingjiang Xie,Xuefeng Guo. Journal of Energy Chemistry. 2019(12)
[2]稻壳基活性炭的热处理改性及其电化学性能（英文）[J]. 肖程元,张文礼,林海波,田永霞,李欣欣,田亦野,陆海彦. 新型炭材料. 2019(04)
[3]微型超级电容器的电化学阻抗谱分析[J]. 吕晓静,朱平. 微纳电子技术. 2017(01)
博士论文
[1]基于NiO超级电容器电极材料的制备及其性能研究[D]. 陈刚.云南大学 2016
[2]镍钴基化合物超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D]. 安磊.东华大学 2016
硕士论文
[1]碳基超级电容器电极材料制备及其电化学性能研究[D]. 武中钰.南京大学 2018
[2]NiO基超级电容器电极材料的制备及其电容性能研究[D]. 鲁一圣.上海大学 2016
[3]水热法制备二氧化锰及其电化学性能的研究[D]. 刘斐.太原理工大学 2015
[4]Ni-N薄膜材料的制备与性能表征[D]. 张林峰.复旦大学 2014
[5]ZnO/C复合电极材料的制备、结构及其电化学性能研究[D]. 蒋磊.浙江大学 2008
[6]LiMn2O4电极材料的碳包覆改性及电化学性能研究[D]. 张建峰.中南大学 2008
本文编号：3149493
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