聚丙烯腈基碳材料与金属硫化物复合超级电容器的研究
发布时间：2021-11-05 08:59
超级电容器能够实现电能的快速存储与释放,弥补了传统电容器与电池的性能空白。近期研究发现金属硫化物具备较高的导电性与比容量,因此更适合用于制备高能量密度的超级电容器件。然而较高的能量密度必须依靠电极进行氧化还原反应获得,如何在保证高能量密度的前提下提高电极的稳定性,一直以来都是研究的难点。因此本论文以常规的镍泡沫作为集流体,通过高温裂解聚丙烯腈纤维,在泡沫镍集流体表面直接生长氮掺杂的石墨缓冲层。测试结果显示,经过1小时800℃处理所获的石墨层,热稳定性良好。其N元素含量的质量百分比为11.48%,且多以吡咯氮原子与吡啶氮原子形式存在。同时该石墨层表面分布着多孔结构,且气孔结构是从缺陷富集较多的三晶粒交界处开始,然后扩散到整个晶粒表面。依托溶剂热法,在纯净的镍泡沫（Ni）集流体表面与经过氮掺杂石墨层（NG）包覆的集流体表面制备CuCo2S4活性物质。经过电化学测试,在5A/g的电流密度下,CuCo2S4@NG电极比容量为1508F/g,高于CuCo2S4@Ni...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 超级电容器简述
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的特性
1.2.3 超级电容器的分类及储能机理
1.3 氮掺杂碳材料
1.3.1 碳材料在超级电容器中的应用
1.3.2 氮掺杂碳材料的制备与优势
1.4 过渡金属硫化物
1.4.1 硫化铜
1.4.2 硫化钴
1.4.3 硫化铜钴
1.4.4 硫化镉
1.5 研究内容
第2章 实验材料、仪器及表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 电极材料表征技术
2.2.1 场发射扫描电子显微镜
2.2.2 场发射透射电子显微镜
2.2.3 X射线粉末衍射仪
2.2.4 激光共聚焦拉曼光谱仪
2.2.5 热重分析仪
2.2.6 光电子能谱仪
2.2.7 傅里叶转变红外光谱仪
2.3 电极材料的电化学性能表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 恒电流充放电测试
2.3.3 交流阻抗测试
2.3.4 超级电容器的组装与测试
第3章 氮掺杂石墨层的制备及其影响因素
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 药品
3.2.2 聚丙烯腈碳化过程的机理探讨
3.2.3 实验步骤
3.3 结果与分析
3.3.1 石墨层的SEM表征
3.3.2 碳化时间对石墨层形貌的影响
3.3.3 碳化时间对石墨层结构的影响
3.3.4 聚丙烯腈与石墨层的红外光谱分析
3.3.5 聚丙烯腈与石墨层的热重分析
3.3.6 石墨层中氮元素的含量及其结合形式
3.3.7 电化学测试
3.4 本章小结
第4章 CuCo_2S_4在氮掺杂石墨层上的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 药品
4.2.2 实验方案
4.3 结果与分析
4.3.1 CuCo_2S_4电极的形貌分析
4.3.2 CuCo_2S_4电极的电化学性能分析
4.3.3 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4形貌的影响
4.3.4 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4物相的影响
4.3.5 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4电化学性能的影响
4.3.6 超级电容器的组装
4.4 本章小结
第5章 CdS在氮掺杂石墨层上的制备与稳定化处理
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 药品
5.2.2 CdS的制备方案
5.2.3 实验方案
5.3 结果与分析
5.3.1 CdS电极的形貌分析
5.3.2 CdS电极的电化学性能分析
5.3.3 CdS电极的稳定化处理
5.3.4 超级电容器的组装
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文及专利
致谢
本文编号：3477493
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 超级电容器简述
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的特性
1.2.3 超级电容器的分类及储能机理
1.3 氮掺杂碳材料
1.3.1 碳材料在超级电容器中的应用
1.3.2 氮掺杂碳材料的制备与优势
1.4 过渡金属硫化物
1.4.1 硫化铜
1.4.2 硫化钴
1.4.3 硫化铜钴
1.4.4 硫化镉
1.5 研究内容
第2章 实验材料、仪器及表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 电极材料表征技术
2.2.1 场发射扫描电子显微镜
2.2.2 场发射透射电子显微镜
2.2.3 X射线粉末衍射仪
2.2.4 激光共聚焦拉曼光谱仪
2.2.5 热重分析仪
2.2.6 光电子能谱仪
2.2.7 傅里叶转变红外光谱仪
2.3 电极材料的电化学性能表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 恒电流充放电测试
2.3.3 交流阻抗测试
2.3.4 超级电容器的组装与测试
第3章 氮掺杂石墨层的制备及其影响因素
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 药品
3.2.2 聚丙烯腈碳化过程的机理探讨
3.2.3 实验步骤
3.3 结果与分析
3.3.1 石墨层的SEM表征
3.3.2 碳化时间对石墨层形貌的影响
3.3.3 碳化时间对石墨层结构的影响
3.3.4 聚丙烯腈与石墨层的红外光谱分析
3.3.5 聚丙烯腈与石墨层的热重分析
3.3.6 石墨层中氮元素的含量及其结合形式
3.3.7 电化学测试
3.4 本章小结
第4章 CuCo_2S_4在氮掺杂石墨层上的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 药品
4.2.2 实验方案
4.3 结果与分析
4.3.1 CuCo_2S_4电极的形貌分析
4.3.2 CuCo_2S_4电极的电化学性能分析
4.3.3 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4形貌的影响
4.3.4 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4物相的影响
4.3.5 氮掺杂石墨层对CuCo_2S_4电化学性能的影响
4.3.6 超级电容器的组装
4.4 本章小结
第5章 CdS在氮掺杂石墨层上的制备与稳定化处理
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 药品
5.2.2 CdS的制备方案
5.2.3 实验方案
5.3 结果与分析
5.3.1 CdS电极的形貌分析
5.3.2 CdS电极的电化学性能分析
5.3.3 CdS电极的稳定化处理
5.3.4 超级电容器的组装
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文及专利
致谢
本文编号：3477493
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3477493.html
