三维多孔碳纳米管/石墨烯/MnO 2 复合电极的制备与应用

发布时间：2021-11-01 01:19

　　随着化石能源的日益枯竭和环境污染日益严重,新能源的开发与应用成为时代主题,超级电容器以其突出的性能优势受到众多科研工作者的热烈追捧,然而能量密度的不足一直是亟待解决的问题,其根本途径在于设计并制备新型电极材料。碳纳米管（CNTs）和石墨烯（Graphene）等碳纳米材料以其独特的纳米尺寸效应、大的比表面积和良好的导电性等,广泛应用于电极材料领域,但是,单一的双电层电容器并不能满足人们对电容性能的需求,因此碳基复合电极材料的研发成为研究热点。二氧化锰的自然储备丰富,无污染且具有高的理论赝电容,是制备金属氧化物电极的绝佳选择,但其自身导电性受到极大限制。通过碳纳米材料为基体复合二氧化锰以提高电极导电性,并利用双电层与赝电容的协同效应恰好能弥补这一不足。现有复合电极材料制备工艺复杂,产物结构和均一性难以保证,且不同材料界面间的结合仍存在一定问题。因此,探索新型复合工艺体系具有重要的理论意义和应用价值。本文利用Cu30Mn70合金条带去合金化制得三维纳米多孔铜（NPC）作为非负载型纳米金属催化剂,通过化学气相沉积（CVD）法一步合成出多孔CNTs和Graphene,系统研究了催化剂、生长温度以... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 超级电容器概述
        1.1.1 超级电容器的结构
        1.1.2 超级电容器的储能机理
        1.1.3 超级电容器电极材料概述
    1.2 碳纳米复合电极材料概述
        1.2.1 新型碳纳米材料
        1.2.2 碳纳米材料电容性能的影响因素
        1.2.3 化学气相沉积法与催化剂选用
        1.2.4 纳米多孔金属催化剂及其制备
        1.2.5 水热法制备纳米材料的研究
        1.2.6 碳纳米复合材料研究现状与发展
    1.3 本论文工作的意义及主要研究内容
第二章 实验材料、方法与设备
    2.1 实验仪器和材料
        2.1.1 实验原材料
        2.1.2 实验及表征仪器设备
    2.2 实验流程及方法
        2.2.1 纳米多孔铜的制备与表征
        2.2.2 NPC原位合成三维碳纳米结构
        2.2.3 NPC/Ni/Y/Co复合催化剂原位生长三维碳纳米结构
        2.2.4 三维碳纳米材料/MnO2复合制备
        2.2.5 材料表征
    2.3 超级电容器电极材料的制备与电化学表征
        2.3.1 电极的制备及超电容性能测试方法
        2.3.2 超级电容器性能测试系统
第三章 碳纳米材料原位合成及其复合改性
    3.1 引言
    3.2 纳米多孔铜的表征
    3.3 NPC催化剂原位合成碳纳米材料的研究
        3.3.1 CVD工艺对熔炼甩带原材合成碳产物的影响
        3.3.2 CVD工艺对退火轧制原材合成碳产物的影响
        3.3.3 多孔碳纳米管/石墨烯杂化体的制备
        3.3.4 碳纳米材料与MnO_2的复合改性
    3.5 本章小结
第四章 碳纳米多孔材料及其复合材料超电容性能
    4.1 引言
    4.2 碳纳米电极材料的处理及表征
        4.2.1 比表面积(BET)表征
        4.2.2 拉曼表征
    4.3 多孔碳纳米杂化体及MnO2复合电极材料电容性能测试
        4.3.1 循环伏安性能
        4.3.2 恒流充放电性能
        4.3.3 交流阻抗性能
    4.5 本章小结
第五章 主要结论及工作展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯制备、表征及应用研究最新进展[J]. 乔峰,朱海涛.  化工新型材料. 2010(10)
[2]Carbon nanotube and conducting polymer composites for supercapacitors[J]. Daniel Jewell,George Z. Chen.  Progress in Natural Science. 2008(07)
[3]催化剂在碳纳米管制备中的影响[J]. 耿晓菊,王蜀霞,冯明海.  材料导报. 2006(07)

博士论文
[1]铜基体上原位合成碳纳米管（纤维）及其复合材料的性能[D]. 康建立.天津大学 2009



本文编号：3469241