碳基金属氧化物复合材料制备及其电容性能的研究
发布时间：2021-05-06 07:59
随着社会的发展,全球化石能源日益消耗,环境的污染日渐严重,气候的变化逐渐影响人类的生活,迫切需要人类研究洁净的可持续发展的可再生能源。超级电容器作为储能器件,具有高功率密度,快速的充放电速率,优异的循环稳定性以及较宽的工作温度范围。本工作通过优化反应条件,实现碳材料与金属氧化物进行有效纳米复合,并以此为电极材料,研究其电容特性。具体开展了下述三个体系的工作:1.使用改进的Hummer法制备氧化石墨烯（GO）,通过水热法以及高温退火制备Fe3O4@NG复合物,通过TEM,AFM,XRD,XPS等表征手段表征Fe3O4@NG复合物的形貌和结构,结果显示Fe3O4颗粒大小均匀,并且均匀分散在氮掺杂石墨烯表面,Fe3O4具有较好的晶型。以1.0 mol/L Na2SO4电解质溶液,在电流密度为1 A/g时,Fe3O4@NG复合材料的比...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器分类
1.2.2 超级电容器工作原理
1.2.3 电容器与电池的区别
1.2.4 超级电容器特点
1.2.5 超级电容器应用领域
1.3 碳材料在超级电容器领域研究进展
1.3.1 石墨烯
1.3.2 碳纳米管
1.3.3 碳纳米角
1.4 金属氧化物在超级电容器领域研究进展
1.4.1 四氧化三铁
1.4.2 二氧化锡
1.4.3 二氧化锰
1.5 金属氧化物/碳复合材料的合成方法
1.5.1 原位生长法
1.5.2 非原位组装法
1.6 本文的研究目的和意义
第2章 试验材料仪器和研究方法
2.1 试验材料与仪器
2.2 电极材料与器件设计
2.3 表征样品的形貌与结构
2.3.1 透射电子显微镜(TEM)
2.3.2 X射线衍射分析(XRD)
2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.4 原子力显微镜(AFM)
2.3.5 电化学工作站(Electrochemicalworkstation)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 试验装置
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 能量密度和功率密度
第3章 Fe_3O_4/氮掺杂石墨烯复合材料及其超级电容器的研究
3.1 电极材料的制备
3.1.1 氧化石墨烯(GO)的制备
3.1.2 NG和Fe_3O_4/NG复合材料的制备
3.2 Fe_3O_4/氮掺杂石墨烯修饰电极的制备
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
第4章 SnO_2@碳纳米管复合材料及其超级电容器的研究
4.1 二氧化锡@碳纳米管(SnO_2@FWNT)复合材料的制备
4.1.1 少壁碳纳米管(FWNT)预处理
4.1.2 SnO_2/FWNTs复合材料的制备
4.2 二氧化锡@少壁碳纳米管(SnO_2@FWNT)修饰电极的制备
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第5章 Pt/MnO_2@碳纳米角复合材料及其超级电容器的研究
5.1 Pt/MnO_2@SWCNH复合材料的制备
5.1.1 碳纳米角(SWCNHs)预处理
5.1.2 Pt/MnO_2@SWCNH复合材料的制备
5.2 Pt/MnO_2@SWCNH修饰电极的制备
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用（英文）[J]. 边绍伟,许玲利,郭美霞,邵福,刘思. 物理化学学报. 2016(05)
[2]单壁碳纳米管在阴离子表面活性剂溶液中的分散悬浮和团聚沉降性能研究(英文)[J]. Kun YANG,Zi-li YI,Qing-feng JING,Dao-hui LIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(08)
[3]Hierarchical Semiconductor Oxide Photocatalyst:A Case of the SnO2 Microflower[J]. Yang Liu,Yang Jiao,Bosi Yin,Siwen Zhang,Fengyu Qu,Xiang Wu. Nano-Micro Letters. 2013(04)
[4]储能技术在电力系统中的应用[J]. 张文亮,丘明,来小康. 电网技术. 2008(07)
[5]电动汽车的现状和发展趋势[J]. 陈清泉,孙立清. 科技导报. 2005(04)
[6]碳纳米管的纯化[J]. 周亮,刘吉平,李晓合. 化学通报. 2004(02)
博士论文
[1]石墨烯基超级电容器电极材料结构调控与性能[D]. 曹建云.哈尔滨工业大学 2015
[2]石墨烯基高性能电化学储能材料研究[D]. 杨晓伟.上海交通大学 2011
[3]功能化石墨烯的制备、组装及其应用[D]. 徐宇曦.清华大学 2011
本文编号：3171562
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器分类
1.2.2 超级电容器工作原理
1.2.3 电容器与电池的区别
1.2.4 超级电容器特点
1.2.5 超级电容器应用领域
1.3 碳材料在超级电容器领域研究进展
1.3.1 石墨烯
1.3.2 碳纳米管
1.3.3 碳纳米角
1.4 金属氧化物在超级电容器领域研究进展
1.4.1 四氧化三铁
1.4.2 二氧化锡
1.4.3 二氧化锰
1.5 金属氧化物/碳复合材料的合成方法
1.5.1 原位生长法
1.5.2 非原位组装法
1.6 本文的研究目的和意义
第2章 试验材料仪器和研究方法
2.1 试验材料与仪器
2.2 电极材料与器件设计
2.3 表征样品的形貌与结构
2.3.1 透射电子显微镜(TEM)
2.3.2 X射线衍射分析(XRD)
2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.4 原子力显微镜(AFM)
2.3.5 电化学工作站(Electrochemicalworkstation)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 试验装置
2.4.2 循环伏安测试
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 能量密度和功率密度
第3章 Fe_3O_4/氮掺杂石墨烯复合材料及其超级电容器的研究
3.1 电极材料的制备
3.1.1 氧化石墨烯(GO)的制备
3.1.2 NG和Fe_3O_4/NG复合材料的制备
3.2 Fe_3O_4/氮掺杂石墨烯修饰电极的制备
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
第4章 SnO_2@碳纳米管复合材料及其超级电容器的研究
4.1 二氧化锡@碳纳米管(SnO_2@FWNT)复合材料的制备
4.1.1 少壁碳纳米管(FWNT)预处理
4.1.2 SnO_2/FWNTs复合材料的制备
4.2 二氧化锡@少壁碳纳米管(SnO_2@FWNT)修饰电极的制备
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第5章 Pt/MnO_2@碳纳米角复合材料及其超级电容器的研究
5.1 Pt/MnO_2@SWCNH复合材料的制备
5.1.1 碳纳米角(SWCNHs)预处理
5.1.2 Pt/MnO_2@SWCNH复合材料的制备
5.2 Pt/MnO_2@SWCNH修饰电极的制备
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用（英文）[J]. 边绍伟,许玲利,郭美霞,邵福,刘思. 物理化学学报. 2016(05)
[2]单壁碳纳米管在阴离子表面活性剂溶液中的分散悬浮和团聚沉降性能研究(英文)[J]. Kun YANG,Zi-li YI,Qing-feng JING,Dao-hui LIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(08)
[3]Hierarchical Semiconductor Oxide Photocatalyst:A Case of the SnO2 Microflower[J]. Yang Liu,Yang Jiao,Bosi Yin,Siwen Zhang,Fengyu Qu,Xiang Wu. Nano-Micro Letters. 2013(04)
[4]储能技术在电力系统中的应用[J]. 张文亮,丘明,来小康. 电网技术. 2008(07)
[5]电动汽车的现状和发展趋势[J]. 陈清泉,孙立清. 科技导报. 2005(04)
[6]碳纳米管的纯化[J]. 周亮,刘吉平,李晓合. 化学通报. 2004(02)
博士论文
[1]石墨烯基超级电容器电极材料结构调控与性能[D]. 曹建云.哈尔滨工业大学 2015
[2]石墨烯基高性能电化学储能材料研究[D]. 杨晓伟.上海交通大学 2011
[3]功能化石墨烯的制备、组装及其应用[D]. 徐宇曦.清华大学 2011
本文编号：3171562
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