Mo掺杂的CuO纳米结构的合成及其电化学性能的研究
发布时间：2021-06-22 08:30
超级电容器由于充放电快,功率密度高,循环寿命长等优点引起了人们广泛的关注。电极材料是超级电容器的重要组成部分,其决定着超级电容器性能。过渡金属氧化物是一种重要的潜在的电极材料,因其较高的比电容和能量密度而备受关注。在众多过渡金属氧化物当中,CuO具有高理论容量（1800 F g-1）、成本低、地球储量丰富、环境有好和易制备等优势成为研究热点。然而其相对较低的导电性限制了其开发。基于此,本文围绕提高和优化Mo掺杂的CuO电极材料,合成Mo-CuO和Mo-CuO-2/Co（OH）2复合纳米结构,研究了Mo掺杂浓度对于电极材料的导电性及电化学性能的影响及其电化学性能。然后,将它和活性炭（AC）组装成非对称超级电容器器件。本文主要研究内容如下:（1）通过简单的水热反应及退火工艺,我们在泡沫镍上成功地合成了纯CuO及不同Mo掺杂浓度的CuO纳米结构（Mo-CuO-2）。研究了Mo掺杂浓度对合成的纳米结构的形貌、导电性及电化学性能的影响。研究发现,Mo-CuO-2Mo掺杂浓度对合成的Mo-CuO-2纳米结构的导电性有一极大值,同时也展示出了最高的比电容。其质量比电容在2 A ...
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：46 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
针对不同的电能储存技术，功率vs能量密度的性能
第一章绪论3图1-2超级电容器分类。Fig.1-2Classificationofsupercapacitors.1.3CuO电极材料的研究现状为了获得高性能的超级电容器，选择电极材料十分重要。过渡金属氧化物因其极高的比电容和能量密度而成为研究热点[27]。在众多过渡金属氧化物当中，CuO电极材料由于成本低、自然界储量丰富、环境友好、易制备并且具有优良的电化学性能等优势而备受关注[28-30]。此外，CuO电极材料理论比容量可达1800Fg-1[31]。因此，CuO电极材料由于具有卓越的电化学性能，而成为实际应用极佳的候选材料。研究人员已经报道了关于CuO材料应用于超级电容器，并且取得了一些成就。例如，Shinde等人利用化学浴沉积的方法在铜箔上制备了CuO[29]，如图1-3所示，CuO是由薄片组成的三维纳米花状的纳米结构，这种结构可以提供一个大的比表面积，有利于电解液在表面的扩散。用它作为电极材料，在5mVs-1扫速下，其比电容为498Fg-1，循环2000圈后容量保持率为84%。Lu等人在碳纤维布上通过水热反应合成了三种形貌的CuO纳米结构[30]，如图1-4所示，分别为由纳米片组成的花状的CuO，由颗粒自组装成的纳米棒状的CuO以及多孔网状构成的珊瑚状的CuO。三种形貌的CuO电极材料的电化学性能：在5mVs-1扫速下，花状的CuO，颗粒状的CuO和珊瑚状的CuO的比电容分别为164.50Fg-1，309.65Fg-1和481.76Fg-1。珊瑚状的CuO的比电容最大归因于珊瑚状CuO电极具有更大的比表面积，大的比表面积可以提供更多的反应活性位点。Liu等人利用原位氧化并且结合煅烧和循环伏安氧化方法，在三维导电的泡沫铜上制备了CuO纳米棒[31]。这种方法直接制备了无粘结剂的CuO纳米棒电极。如图1-5所示，CuO纳米棒TEM图。在2mAcm-2的电流密度下，这个电极的比容量可达到594.27Fg-1，在循环4000?
哈尔滨师范大学硕士学位论文4CuO电极发生氧化还原反应的方程式为：2CuO+H2O+2e-Cu2O+2OH-(1-1)尽管，研究人员取得了这些成就。但是，大多数CuO电极材料比容量还远小于其理论比容量（1800Fg-1）。造成这一结果的最主要原因是，CuO电极材料相对较低的导电性。图1-3(a)(b)CuOSEM图像。[29]Fig.1-3(aandb)SEMimagesofCuOsample.图1-4不同形貌的CuO不同放大倍数的SEM图：(a-c)花状；(d-f)颗粒状；(g-i)珊瑚状。[30]Fig.1-4SEMimagesofdifferentCuOmorphologiesatdifferentmagnifications:(a–c)theflower-like;(d–f)theparticle-like;and(g–i)thecoral-like.
本文编号：3242512
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：46 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
针对不同的电能储存技术，功率vs能量密度的性能
第一章绪论3图1-2超级电容器分类。Fig.1-2Classificationofsupercapacitors.1.3CuO电极材料的研究现状为了获得高性能的超级电容器，选择电极材料十分重要。过渡金属氧化物因其极高的比电容和能量密度而成为研究热点[27]。在众多过渡金属氧化物当中，CuO电极材料由于成本低、自然界储量丰富、环境友好、易制备并且具有优良的电化学性能等优势而备受关注[28-30]。此外，CuO电极材料理论比容量可达1800Fg-1[31]。因此，CuO电极材料由于具有卓越的电化学性能，而成为实际应用极佳的候选材料。研究人员已经报道了关于CuO材料应用于超级电容器，并且取得了一些成就。例如，Shinde等人利用化学浴沉积的方法在铜箔上制备了CuO[29]，如图1-3所示，CuO是由薄片组成的三维纳米花状的纳米结构，这种结构可以提供一个大的比表面积，有利于电解液在表面的扩散。用它作为电极材料，在5mVs-1扫速下，其比电容为498Fg-1，循环2000圈后容量保持率为84%。Lu等人在碳纤维布上通过水热反应合成了三种形貌的CuO纳米结构[30]，如图1-4所示，分别为由纳米片组成的花状的CuO，由颗粒自组装成的纳米棒状的CuO以及多孔网状构成的珊瑚状的CuO。三种形貌的CuO电极材料的电化学性能：在5mVs-1扫速下，花状的CuO，颗粒状的CuO和珊瑚状的CuO的比电容分别为164.50Fg-1，309.65Fg-1和481.76Fg-1。珊瑚状的CuO的比电容最大归因于珊瑚状CuO电极具有更大的比表面积，大的比表面积可以提供更多的反应活性位点。Liu等人利用原位氧化并且结合煅烧和循环伏安氧化方法，在三维导电的泡沫铜上制备了CuO纳米棒[31]。这种方法直接制备了无粘结剂的CuO纳米棒电极。如图1-5所示，CuO纳米棒TEM图。在2mAcm-2的电流密度下，这个电极的比容量可达到594.27Fg-1，在循环4000?
哈尔滨师范大学硕士学位论文4CuO电极发生氧化还原反应的方程式为：2CuO+H2O+2e-Cu2O+2OH-(1-1)尽管，研究人员取得了这些成就。但是，大多数CuO电极材料比容量还远小于其理论比容量（1800Fg-1）。造成这一结果的最主要原因是，CuO电极材料相对较低的导电性。图1-3(a)(b)CuOSEM图像。[29]Fig.1-3(aandb)SEMimagesofCuOsample.图1-4不同形貌的CuO不同放大倍数的SEM图：(a-c)花状；(d-f)颗粒状；(g-i)珊瑚状。[30]Fig.1-4SEMimagesofdifferentCuOmorphologiesatdifferentmagnifications:(a–c)theflower-like;(d–f)theparticle-like;and(g–i)thecoral-like.
本文编号：3242512
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