炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料制备及电化学性能研究

发布时间：2021-04-22 05:37

　　超级电容器作为一种重要的贮能原器件以其特有的性能在能源领域占有重要的地位。本论文首先进行炭气凝胶的制备,之后将氧化镍引入其中,制成炭气凝胶/氧化镍材料,以苯胺为原料通过化学氧化聚合法制成炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料,将其制成超级电容器电极,探究相关的电化学性能。具体研究内容及结果如下:采用间苯二酚和甲醛为原料,以摩尔比为2:1且溶液浓度为10%的条件下,制备炭气凝胶,采用红外光谱、XRD等方法对其进行测试,实验得出:在催化剂用量相同的条件下,较高的温度制成的溶胶凝胶体所用的时间较短;在相同的温度下,较多的催化剂用量所形成浴胶凝胶体的时间越短;在整个溶胶凝胶体的制备中当温度过低时无法形成凝胶体（本实验在20℃的条件下未能制备成功）,这时与其凝胶时间无关。在干燥温度为40°C、nR:nc=300时,所制得的炭气凝胶材料的比表面积为334m2/g。将氧化镍添加到炭气凝胶中制得炭气凝胶/氧化镍材料,再通过氧化聚合法制备炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料。采用循环伏安法、电导率测试、SEM、TG等进行测试。结果表明:循环伏安曲线与炭气凝胶、氧化镍所占的份数有一定关系,最佳占比为氧化镍占比炭气凝... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 电容器简介
    1.3 超级电容器的储能原理及类别
        1.3.1 超级电容器的储能原理
        1.3.2 电层理论简介
    1.4 赝电容理论简介
    1.5 超级电容器的研究进展
    1.6 超级电容器电极材料
        1.6.1 炭基材料
        1.6.2 导电高分子材料
        1.6.3 金属氧化物基材料
        1.6.4 复合电极材料
    1.7 课题的研究目的及意义
    1.8 课题研究内容及技术路线
2 炭气凝胶的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与仪器
        2.2.2 炭气凝胶制备工艺
    2.3 性能测试表
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 凝胶温度与凝胶时间的分析
        2.4.2 傅里叶红外光谱（FTIR）分析
        2.4.3 炭气凝胶的X衍射图谱
        2.4.4 炭气凝胶的综合热分析
        2.4.5 炭气凝胶的比较面积及宏观分析
        2.4.6 炭气凝胶的循环伏安性测试
    2.5 本章小结
3 氧化聚合法制备炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与仪器
        3.2.2 炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料的制备工艺
        3.2.3 性能分析与表征
    3.3 性能与分析
        3.3.1 氧化镍粒径分析与表观形貌
        3.3.2 红外光谱分析
        3.3.3 复合材料不同比例对电导率的影响
        3.3.4 对材料进行循环伏安性能的测试
        3.3.5 复合材料的形貌分析（SEM）
        3.3.6 复合材料的热稳定性能分析
    3.4 本章小结
4 炭气凝胶/氧化镍/聚苯胺复合材料电极的制备与电容性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 电极材料的制备
        4.2.2 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 复合电极材料的循环伏安性能
        4.3.2 复合电极材料的阻抗分析
        4.3.3 复合电极材料的循环稳定性研究
        4.3.4 不同制备工艺对复合材料循环伏安测试的影响
        4.3.5 电流密度对复合电极材料充放电性能的影响
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    1 攻读硕士期间发表的论文及科研成果
    2 攻读硕士期间获奖情况
    3 实验记录表



本文编号：3153277