镁热还原法制备介孔碳化硅/碳复合材料及其超级电容器特性
发布时间：2021-10-19 05:14
超级电容器作为一种高效、绿色环保的化学电源倍受人们关注。在超级电容器研究中,开发高比容的电极材料具有重要的应用价值和理论意义。碳化硅材料作为一种半导体材料具有宽带隙、耐腐蚀、化学稳定性好、热导率大等优点,可作为超级电容器的电极材料。有序介孔碳材料有高比表面积、发达的孔隙结构以及均一的孔径分布。本课题研究利用有序介孔碳结构可控这一特点,采用CVD技术在二氧化硅模板上沉积碳涂层,制备碳涂介孔二氧化硅（C@SiO2）,然后采用以C@SiO2为前驱体,利用镁热还原法合成碳化硅,再通过化学刻蚀去除SiO2模板的技术路线,制备介孔碳化硅与碳复合材料C@SiC。采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、热重（TG）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面及孔分析等方法,研究具有不同碳涂层厚度前驱体C@SiO2和镁热还原温度对制备的C@SiC微观结构、形貌、孔隙结构和分布等的影响。然后,以介孔C@SiC为超级电容器电极材料,采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法研究分析复合材料超电容性能,主要结果如下:以介孔二氧化硅为模板,通过制备C@SiO2,然后采用镁热还原方法成功...
【文章来源】： 赵彤 辽宁科技大学
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器分类Fig.1.1Classificationofsupercapacitor
1. 双电层 2. 电解液 3. 电极 4. 负载(a) 充电前的电位 (b) 充电后的电位图 1.2 双电层电容器储能原理示意图Fig.1.2 The schematic of electric double layer capacitor energy storage电层电容器的能量储存与电极工作的电压和电极材料本身具有的性质选用工作电压范围较大、比表面积较大、与电解液中离子能够较好接。目前研究主要以碳基材料为主，包括碳纳米管、碳气凝胶等具有较。此外，通过对碳基材料进行改性可以大幅度提高其比容量，同时还和孔隙率，而且还能增加官能团的含量。拉第准电层电容器法拉第准电容，也称为膺电容（Pseudocapacitor），是指电极活性物质部的二维空间或者准二维空间上所产生的欠电位沉积，进而进行的可反应或化学的吸脱附过程而产生[11,12]。电容器对电荷的存储，其中除的存储，还包含有活性材料在电解液中的离子所发生的氧化还原反应[13]。充电过程是：在外加电场的作用下，电解液中的
图 1.3 法拉第赝电容充电状态及电位分布图Fig.1.3 Faraday pseudocapacitance charging status and potential distribut容电极材料主要分为：（1）如氧化镍、二氧化锰等过渡金属氧电解液相之间迁移与释放，实现电荷的存储与释放。（2）如聚聚合物，通过在聚合物膜中发生快速可逆氧化还原反应产生，高的电荷存储密度来实现储存电能[15,16]。级电容器的电极材料金属氧化物电极材料金属氧化物和氢氧化物主要是通过发生高度可逆的氧化还原反，它所产生的赝电容要远大于双电层电容，且具有较高的功率金属氧化物的赝电容储能机理的是 Conway 等在 1975 年进行的是 RuO2，比电容高达 760F·g-1。但因其资源有限、价格昂贵贵业化应用，仅用于军工航天等高尖端领域。现在人们将研究的
【参考文献】：
期刊论文
[1]中空碳化硅微球的制备及其在催化NaBH4制氢中的应用[J]. 张建强,牟广宇,魏清莲,黄永民. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[2]检测仪器的普及和应用[J]. 白燕,陈盛喜. 今日科苑. 2014(09)
[3]样品热稳定性对热重法测量农药水分的影响[J]. 许向梅,王海峰,戴新华,孙守威,李红梅. 中国计量. 2014(03)
[4]气体吸附法表征多孔材料的比表面积及孔结构[J]. 陈金妹,谈萍,王建永. 粉末冶金工业. 2011(02)
[5]Na型Y沸石为模板制备多孔炭材料的研究[J]. 国帅,吕永根,杨常玲. 炭素技术. 2011(01)
[6]用XRD线形分析法表征TiC粉体中的镶嵌尺寸与晶格畸变[J]. 陈霞,李晨辉. 硬质合金. 2009(02)
[7]介孔模板限域法制备SiC纳米颗粒[J]. 张勇,陈之战,施尔畏,严成锋,刘学超. 无机材料学报. 2009(02)
[8]大功率超级电容器的发展与应用[J]. 王然,苗小丽. 电池工业. 2008(03)
[9]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[10]复合材料在超级电容器中的应用研究进展[J]. 巢亚军,原鲜霞,马紫峰. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
博士论文
[1]用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟.兰州理工大学 2010
[2]碳化硅等含硅纳米材料的溶剂热合成[D]. 李鹏.山东大学 2008
[3]高比表面积中孔炭材料的制备及其双电层电容性能研究[D]. 侯朝辉.中南大学 2004
硕士论文
[1]电化学超级电容器电极材料的研究[D]. 刘彦芳.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3444221
【文章来源】： 赵彤 辽宁科技大学
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器分类Fig.1.1Classificationofsupercapacitor
1. 双电层 2. 电解液 3. 电极 4. 负载(a) 充电前的电位 (b) 充电后的电位图 1.2 双电层电容器储能原理示意图Fig.1.2 The schematic of electric double layer capacitor energy storage电层电容器的能量储存与电极工作的电压和电极材料本身具有的性质选用工作电压范围较大、比表面积较大、与电解液中离子能够较好接。目前研究主要以碳基材料为主，包括碳纳米管、碳气凝胶等具有较。此外，通过对碳基材料进行改性可以大幅度提高其比容量，同时还和孔隙率，而且还能增加官能团的含量。拉第准电层电容器法拉第准电容，也称为膺电容（Pseudocapacitor），是指电极活性物质部的二维空间或者准二维空间上所产生的欠电位沉积，进而进行的可反应或化学的吸脱附过程而产生[11,12]。电容器对电荷的存储，其中除的存储，还包含有活性材料在电解液中的离子所发生的氧化还原反应[13]。充电过程是：在外加电场的作用下，电解液中的
图 1.3 法拉第赝电容充电状态及电位分布图Fig.1.3 Faraday pseudocapacitance charging status and potential distribut容电极材料主要分为：（1）如氧化镍、二氧化锰等过渡金属氧电解液相之间迁移与释放，实现电荷的存储与释放。（2）如聚聚合物，通过在聚合物膜中发生快速可逆氧化还原反应产生，高的电荷存储密度来实现储存电能[15,16]。级电容器的电极材料金属氧化物电极材料金属氧化物和氢氧化物主要是通过发生高度可逆的氧化还原反，它所产生的赝电容要远大于双电层电容，且具有较高的功率金属氧化物的赝电容储能机理的是 Conway 等在 1975 年进行的是 RuO2，比电容高达 760F·g-1。但因其资源有限、价格昂贵贵业化应用，仅用于军工航天等高尖端领域。现在人们将研究的
【参考文献】：
期刊论文
[1]中空碳化硅微球的制备及其在催化NaBH4制氢中的应用[J]. 张建强,牟广宇,魏清莲,黄永民. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[2]检测仪器的普及和应用[J]. 白燕,陈盛喜. 今日科苑. 2014(09)
[3]样品热稳定性对热重法测量农药水分的影响[J]. 许向梅,王海峰,戴新华,孙守威,李红梅. 中国计量. 2014(03)
[4]气体吸附法表征多孔材料的比表面积及孔结构[J]. 陈金妹,谈萍,王建永. 粉末冶金工业. 2011(02)
[5]Na型Y沸石为模板制备多孔炭材料的研究[J]. 国帅,吕永根,杨常玲. 炭素技术. 2011(01)
[6]用XRD线形分析法表征TiC粉体中的镶嵌尺寸与晶格畸变[J]. 陈霞,李晨辉. 硬质合金. 2009(02)
[7]介孔模板限域法制备SiC纳米颗粒[J]. 张勇,陈之战,施尔畏,严成锋,刘学超. 无机材料学报. 2009(02)
[8]大功率超级电容器的发展与应用[J]. 王然,苗小丽. 电池工业. 2008(03)
[9]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[10]复合材料在超级电容器中的应用研究进展[J]. 巢亚军,原鲜霞,马紫峰. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
博士论文
[1]用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟.兰州理工大学 2010
[2]碳化硅等含硅纳米材料的溶剂热合成[D]. 李鹏.山东大学 2008
[3]高比表面积中孔炭材料的制备及其双电层电容性能研究[D]. 侯朝辉.中南大学 2004
硕士论文
[1]电化学超级电容器电极材料的研究[D]. 刘彦芳.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3444221
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