不同有机物为碳源包覆的Ni 3x Co 3-3x S 4 @C超级电容器电极材料的制备及性能研究

发布时间：2021-07-14 13:48

　　超级电容器又称为电化学电容器,因其具有比常规电容器优异的能量密度,比蓄电池高的功率密度,而受到人们的广泛关注。超级电容器具有的这些优势使其在备份能源系统、混合动力电车及便携式电子设备等领域得到了实际应用。众所周知,超级电容器的电容性能很大程度上取决于电极活性材料的形貌及结构。相比于过渡金属氧化物,由于硫元素的电负性比氧元素低,过渡金属硫化物具有更为灵活的结构及更好的性能。但是过渡金属硫化物作为超级电容器电极材料又有导电性差和循环稳定性差等不足,故如何提高过渡金属硫化物的性能成为目前的研究热点。本文开展了过渡金属硫化物复合纳米材料的制备及其电容性能的研究工作,利用ZIF-67纳米材料作为前驱体,采用水热硫化的制备方法制备了空心镍钴双金属硫化物（NCS）,然后在双金属硫化物的基础上,通过不同有机物作为碳源分别进行包覆,成功制备了双金属硫化物与碳的复合材料,并将其用作超级电容器电极活性材料。利用XRD,SEM,TEM和XPS等技术对所制备的材料的元素组成和微观结构形貌进行了表征分析,同时用循环伏安（CV）,恒电流充放电（GCD）和电化学阻抗（EIS）等技术测试其电化学性能,并针对其电化学性能... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 超级电容器概述
        1.1.1 超级电容器简介
        1.1.2 超级电容器原理
        1.1.3 超级电容器分类
    1.2 超级电容器电极材料
        1.2.1 碳材料
        1.2.2 金属氧化物/氢氧化物
        1.2.3 导电聚合物
        1.2.4 过渡金属硫化物
    1.3 碳材料过渡金属化合物复合材料
        1.3.1 氧化石墨烯(GO)或还原氧化石墨烯(rGO)作为碳源
        1.3.2 碳纳米管(CNTs)作为碳源
        1.3.3 聚合物作为碳源
    1.4 本论文的研究目的及主要内容
2 实验部分
    2.1 实验药品及设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 X射线衍射光谱分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.2.4 氮气物理等温吸附脱附分析(BET)
        2.2.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
    2.3 三电极体系电化学性能测试
        2.3.1 三电极体系的组成
        2.3.2 工作电极的制备
        2.3.3 恒流充放电测试
        2.3.4 循环伏安测试
        2.3.5 电化学交流阻抗测试
    2.4 两电极体系电化学性能测试
        2.4.1 电容器器件正极电极片的制作
        2.4.2 纽扣电池的组装
        2.4.3 电池的电化学性能测试
3 以葡萄糖为碳源合成Ni_(3x)Co_(3-3x)S_4@C复合材料与超级电容器性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料的制备
        3.2.1 镍钴ZIF-67(x)的合成
        3.2.2 空心镍钴硫化物(NCS-x)的合成
        3.2.3 镍钴硫化物-碳复合材料Ni_(3x)Co_(3-3x)S_4@carbon(NCSC-0.2,x=0.2)的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 NCSC-0.2的X射线衍射光谱分析
        3.3.2 NCSC-0.2的X射线衍射光谱分析
        3.3.3 镍钴ZIF-67,NCS-0.2和NCSC-0.2的扫描电镜分析
        3.3.4 NCSC-0.2的透射电镜分析
        3.3.5 NCSC-0.2的氮气物理等温吸附测试
        3.3.6 NCSC-0.2的X射线光电子能谱分析
        3.3.7 NCSC-0.2和NCS-0.2的三电极电化学性能
        3.3.8 NCSC-0.2和NCS-0.2的两电极电化学性能
    3.4 本章小结
4 以聚多巴胺为碳源合成NCS@0.5PDA-800复合材料以及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 材料的制备
        4.2.1 空心镍钴硫化物(NCS-x)的合成
        4.2.2 空心镍钴硫化物@聚多巴胺(NCS@PDA)的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 NCS@0.5PDA-800的X射线衍射光谱分析
        4.3.2 NCS@PDA复合材料的形貌表征
        4.3.3 聚多巴胺包覆程度对NCS@PDA的电化学性能影响
        4.3.4 不同碳化温度对NCS@PDA的电化学性能影响
    4.4 本章小结
结论
创新点及展望
    创新点
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]2D MOF Nanoflake-Assembled Spherical Microstructures for Enhanced Supercapacitor and Electrocatalysis Performances[J]. Huicong Xia,Jianan Zhang,Zhao Yang,Shiyu Guo,Shihui Guo,Qun Xu.  Nano-Micro Letters. 2017(04)
[2]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇.  物理化学学报. 2017(01)



本文编号：3284264