水合卤化物团簇对柔性膜电极浸润性和电化学性能的影响
发布时间：2021-10-18 08:04
超级电容器由于其在便携式电动设备和混合动力汽车等新兴领域中的潜力而得到了广泛研究,电极材料是超级电容器中的重要组成部分。随着各种新材料和纳米结构材料的研究与开发,对柔性可穿戴设备等的需求与日俱增,使得柔性膜电极材料的研究更为广泛。然而,对于大多数纳米材料而言,由于孔隙结构和毛细效应使得部分微孔不能被电解液浸润,从而不能形成有效的接触,使材料的可利用比表面积十分有限,活性位点较少。因此,由于润湿性差的不利影响,电解质离子在电极材料中的传输速度以及电极材料比表面积利用率直接影响了超级电容器的进一步发展。事实上,除了孔径结构外,比表面积的有效利用很大程度上取决于材料在电解液中的润湿性。因此,电极材料的浸润性问题是影响超级电容器性能如比容量、功率密度和阻抗等的一个重要因素,而改善材料表面润湿性有望成为提高比电容和综合电化学性能的有效途径。基于此,本学位论文对超级电容器电极材料表面浸润性进行针对性研究,主要内容包括以下两个方面:（1）采用传统浸没相转化法分别制备以双电层电容储能的活性碳膜和具有氧化还原赝电容的氮化钒膜电极,经过卤族酸的处理分别在膜表面引入不同卤素离子（Cl-...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器发展历程及现状
1.2.2 超级电容器储能机理及分类
1.2.3 超级电容器结构组成
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳电极材料的研究进展
1.3.2 过渡金属氧氮化物电极材料的研究进展
1.3.3 导电聚合物电极材料的研究进展
1.4 氮化钒电极材料在储能器件中的应用及进展
1.5 电极材料浸润性研究
1.5.1 对储能器件及电极材料性能的影响
1.5.2 浸润性改性方法
1.6 课题的提出及研究内容
1.6.1 课题的研究意义及提出
1.6.2 课题的研究内容
1.6.3 课题的创新性
第2章 卤素水合团簇对柔性碳膜浸润性的影响
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 化学试剂与实验仪器
2.2.2 PESAC膜的制备
2.2.3 PESAC-X(X=Cl/Br/I)膜的制备
2.2.4 材料的结构和成分表征
2.2.5 测试电极片的制备
2.2.6 电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 PESAC和 PESAC-X膜的制备机理
2.3.2 PESAC和 PESAC-X膜的结构与性能
2.3.3 PESAC和 PESAC-X膜的浸润性表征
2.3.4 PESAC和 PESAC-X膜的电化学性能
2.3.5 PESAC-X(X=Cl/Br/I)膜机理探究
2.3.6 对称超级电容器的性能
2.4 本章小结
第3章 卤素水合团簇对柔性氮化钒膜浸润性的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 化学试剂与实验仪器
3.2.2 氮化钒碳复合材料的制备
3.2.3 PESVN和 PESVN-X膜的制备
3.2.4 硅片表面处理及卤素的引入
3.2.5 材料的结构表征及性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 PESVN和 PESVN-X膜的结构与性能
3.3.2 PESVN和 PESVN-X膜的电化学性能
3.3.3 PESVN和 PESVN-X膜浸润性表征
3.3.4 非对称超级电容器的性能
3.3.5 硅片表面结构与性能
3.4 本章小结
第4章 位阻效应与卤素离子对柔性膜浸润性的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 化学试剂与实验仪器
4.2.2 柔性接枝膜PESAC和 PESVN的制备
4.2.3 膜表面引发剂BIBB的固定
4.2.4 SI-e ATRP接枝聚合物分子刷
4.2.5 材料的结构和成分表征
4.2.6 电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 PESAC-P和 PESVN-P的制备流程和机理示意图
4.3.2 PESAC和 PESAC-P膜结构与性能表征
4.3.3 PESAC-P膜浸润性表征
4.3.4 电化学性能测试
4.4 本章小结
结论
研究展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表或接收的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性基金属氧化物超级电容器电极材料的研究进展[J]. 黄继伟,钱学仁,安显慧,李响. 功能材料. 2019(08)
[2]生物质碳材料及其研究进展[J]. 卢清杰,周仕强,陈明鹏,张瑾,柳清菊. 功能材料. 2019(06)
[3]超级电容器活性炭材料的研究进展[J]. 黄兴兰. 东方电气评论. 2019(02)
[4]Dominant role of wettability in improving the specific capacitance[J]. Tongtong Liu,Kai Wang,Yongxiu Chen,Shuangliang Zhao,Yongsheng Han. Green Energy & Environment. 2019(02)
[5]过渡金属氧/氮化物赝电容器电极材料的研究进展（英文）[J]. 易琛琦,邹俭鹏,杨洪志,冷娴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(10)
[6]放电条件下锂离子电池热行为的研究[J]. 张军,欧阳东旭,周德闯. 火灾科学. 2018(03)
[7]硝酸改性无灰煤基多孔炭电极材料的制备[J]. 侯彩霞,孔碧华,樊丽华,郭秉霖,许立军. 功能材料. 2018(05)
[8]超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展[J]. 李叶华,陈上,于小林,吴贤文. 吉首大学学报(自然科学版). 2017(02)
[9]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)
[10]导电聚合物超级电容器电极材料研究进展[J]. 冯鑫. 化工技术与开发. 2016(05)
博士论文
[1]纳米金对非碳基电极材料电化学性能的影响研究[D]. 谭永涛.兰州理工大学 2019
[2]氮化钒基纳米电极材料的设计及储能性能研究[D]. 高标.武汉科技大学 2016
[3]锰基金属氧化物及其复合材料超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究[D]. 李文尧.东华大学 2014
硕士论文
[1]炭基电极材料的制备及其表面性质对电化学性能的影响[D]. 王振.兰州理工大学 2018
[2]SI-eATRP方法改性聚醚砜膜及抗污染性能的研究[D]. 李丹.兰州理工大学 2018
[3]聚芳氧基取代磷腈碳源制备的多元素掺杂碳纳米材料及其超级电容器性能研究[D]. 赵忆.北京化工大学 2017
[4]基于聚合物膜的柔性超级电容器[D]. 赵晓宁.兰州理工大学 2017
[5]卤素离子与水相互作用的理论研究[D]. 王宁.辽宁师范大学 2017
[6]结构可控多孔碳的设计与制备及电容特性研究[D]. 闫坤.兰州理工大学 2016
[7]SI-eATRP法可控制备亲水性超级电容器炭电极材料[D]. 申魁文.兰州理工大学 2016
[8]超级电容器多孔炭电极材料的制备及电化学性能研究[D]. 李文.湘潭大学 2009
[9]碳基电化学超级电容器新型电解液的研究与应用[D]. 李伟.南昌大学 2008
本文编号：3442507
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器发展历程及现状
1.2.2 超级电容器储能机理及分类
1.2.3 超级电容器结构组成
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳电极材料的研究进展
1.3.2 过渡金属氧氮化物电极材料的研究进展
1.3.3 导电聚合物电极材料的研究进展
1.4 氮化钒电极材料在储能器件中的应用及进展
1.5 电极材料浸润性研究
1.5.1 对储能器件及电极材料性能的影响
1.5.2 浸润性改性方法
1.6 课题的提出及研究内容
1.6.1 课题的研究意义及提出
1.6.2 课题的研究内容
1.6.3 课题的创新性
第2章 卤素水合团簇对柔性碳膜浸润性的影响
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 化学试剂与实验仪器
2.2.2 PESAC膜的制备
2.2.3 PESAC-X(X=Cl/Br/I)膜的制备
2.2.4 材料的结构和成分表征
2.2.5 测试电极片的制备
2.2.6 电化学性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 PESAC和 PESAC-X膜的制备机理
2.3.2 PESAC和 PESAC-X膜的结构与性能
2.3.3 PESAC和 PESAC-X膜的浸润性表征
2.3.4 PESAC和 PESAC-X膜的电化学性能
2.3.5 PESAC-X(X=Cl/Br/I)膜机理探究
2.3.6 对称超级电容器的性能
2.4 本章小结
第3章 卤素水合团簇对柔性氮化钒膜浸润性的影响
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 化学试剂与实验仪器
3.2.2 氮化钒碳复合材料的制备
3.2.3 PESVN和 PESVN-X膜的制备
3.2.4 硅片表面处理及卤素的引入
3.2.5 材料的结构表征及性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 PESVN和 PESVN-X膜的结构与性能
3.3.2 PESVN和 PESVN-X膜的电化学性能
3.3.3 PESVN和 PESVN-X膜浸润性表征
3.3.4 非对称超级电容器的性能
3.3.5 硅片表面结构与性能
3.4 本章小结
第4章 位阻效应与卤素离子对柔性膜浸润性的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 化学试剂与实验仪器
4.2.2 柔性接枝膜PESAC和 PESVN的制备
4.2.3 膜表面引发剂BIBB的固定
4.2.4 SI-e ATRP接枝聚合物分子刷
4.2.5 材料的结构和成分表征
4.2.6 电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 PESAC-P和 PESVN-P的制备流程和机理示意图
4.3.2 PESAC和 PESAC-P膜结构与性能表征
4.3.3 PESAC-P膜浸润性表征
4.3.4 电化学性能测试
4.4 本章小结
结论
研究展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表或接收的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性基金属氧化物超级电容器电极材料的研究进展[J]. 黄继伟,钱学仁,安显慧,李响. 功能材料. 2019(08)
[2]生物质碳材料及其研究进展[J]. 卢清杰,周仕强,陈明鹏,张瑾,柳清菊. 功能材料. 2019(06)
[3]超级电容器活性炭材料的研究进展[J]. 黄兴兰. 东方电气评论. 2019(02)
[4]Dominant role of wettability in improving the specific capacitance[J]. Tongtong Liu,Kai Wang,Yongxiu Chen,Shuangliang Zhao,Yongsheng Han. Green Energy & Environment. 2019(02)
[5]过渡金属氧/氮化物赝电容器电极材料的研究进展（英文）[J]. 易琛琦,邹俭鹏,杨洪志,冷娴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(10)
[6]放电条件下锂离子电池热行为的研究[J]. 张军,欧阳东旭,周德闯. 火灾科学. 2018(03)
[7]硝酸改性无灰煤基多孔炭电极材料的制备[J]. 侯彩霞,孔碧华,樊丽华,郭秉霖,许立军. 功能材料. 2018(05)
[8]超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展[J]. 李叶华,陈上,于小林,吴贤文. 吉首大学学报(自然科学版). 2017(02)
[9]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)
[10]导电聚合物超级电容器电极材料研究进展[J]. 冯鑫. 化工技术与开发. 2016(05)
博士论文
[1]纳米金对非碳基电极材料电化学性能的影响研究[D]. 谭永涛.兰州理工大学 2019
[2]氮化钒基纳米电极材料的设计及储能性能研究[D]. 高标.武汉科技大学 2016
[3]锰基金属氧化物及其复合材料超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究[D]. 李文尧.东华大学 2014
硕士论文
[1]炭基电极材料的制备及其表面性质对电化学性能的影响[D]. 王振.兰州理工大学 2018
[2]SI-eATRP方法改性聚醚砜膜及抗污染性能的研究[D]. 李丹.兰州理工大学 2018
[3]聚芳氧基取代磷腈碳源制备的多元素掺杂碳纳米材料及其超级电容器性能研究[D]. 赵忆.北京化工大学 2017
[4]基于聚合物膜的柔性超级电容器[D]. 赵晓宁.兰州理工大学 2017
[5]卤素离子与水相互作用的理论研究[D]. 王宁.辽宁师范大学 2017
[6]结构可控多孔碳的设计与制备及电容特性研究[D]. 闫坤.兰州理工大学 2016
[7]SI-eATRP法可控制备亲水性超级电容器炭电极材料[D]. 申魁文.兰州理工大学 2016
[8]超级电容器多孔炭电极材料的制备及电化学性能研究[D]. 李文.湘潭大学 2009
[9]碳基电化学超级电容器新型电解液的研究与应用[D]. 李伟.南昌大学 2008
本文编号：3442507
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