纳米金对非碳基电极材料电化学性能的影响研究

发布时间：2021-11-05 18:41

　　超级电容器作为新型的储能器件,具有放电时间快、循环寿命长、功率密度高等优点受到研究者的广泛关注。相比于双电层储能的碳材料,金属氧化物和导电聚合物作为典型的赝电容电极材料,其比电容和能量密度较高;然而赝电容电极材料低的电导率,导致其循环寿命和大功率性能较差。针对这一问题,本文采用金纳米颗粒（AuNP）掺杂改性金属氧化物材料和导电聚合物电极材料;研究金纳米颗粒对复合电极材料结构、性质和电化学性能的影响及机制。主要研究内容包括:1、热分解法制备金纳米颗粒/氧化镍（AuNP/NiO）和金纳米颗粒/二氧化钼/氮化钼（AuNP/MoO₂/Mo₂N）复合电极材料。研究AuNP对复合材料的形貌和晶粒的影响,AuNP的含量和粒径对其复合材料的电化学性能的影响及其机制。结果表明:在热分解过程中,HAuCl₄会影响基体材料的晶粒大小和形貌;随着AuNP含量的增加,AuNP的晶粒也会增大,活性基体材料的晶粒也会增大,当HAuCl₄含量较高时,会有颗粒团聚;随着Au含量的增加,其复合电极材料的比电容都会出现先增大后减小的趋势... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【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 超级电容器简介
        1.2.2 超级电容器分类及储能机理
        1.2.3 超级电容器组成
    1.3 金复合电活性电极材料
        1.3.1 金/碳复合材料
        1.3.2 金/金属氧化物复合材料
        1.3.3 金/导电聚合物复合材料
    1.4 课题的提出及研究的内容
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 主要研究的内容
第2章 实验原理及方法
    2.1 主要的化学试剂及原料
    2.2 主要的仪器设备
    2.3 电极材料的结构表征
        2.3.1 扫描电镜(SEM)
        2.3.2 透射电镜(TEM)
        2.3.3 X-射线衍射(XRD)
        2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 电感耦合等离子体光谱仪
    2.4 电极材料的电化学性能表征
        2.4.1 循环伏安测试
        2.4.2 充放电测试
        2.4.3 交流阻抗测试
    2.5 电化学性能测试
        2.5.1 工作电极的制备和测试
        2.5.2 单电极性能表征
        2.5.3 超级电容器器件
        2.5.4 超级电容器组件标识
第3章 热分解法制备纳米金/镍和钼基电极材料及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 金/氧化镍(AuNP/NiO)复合电极材料的制备及电容性能
        3.2.1 AuNP/NiO电极材料的制备
        3.2.2 AuNP/NiO的结构形貌表征
        3.2.3 AuNP/NiO的电化学性能
        3.2.4 小结
    3.3 金/二氧化钼/氮化钼(AuNP/MoO_2/Mo_2N)复合材料的制备和电容性能
        3.3.1 AuNP/MoO_2/Mo_2N电极材料的制备
        3.3.2 结构形貌表征
        3.3.3 电化学性能表征
        3.3.4 小结
    3.4 本章小结
第4章 原位还原法制备纳米金/四氧化三钴电极材料及电化学性能
    4.1 引言
    4.2 金/四氧化三钴(AuNP/nano-Co_3O_4)复合电极材料制备及电容性能
        4.2.1 金/四氧化三钴(AuNP/nano-Co_3O_4)复合电极材料制备
        4.2.2 AuNP/nano-Co_3O_4的形貌结构表征
        4.2.3 AuNP/nano-Co_3O_4的电化学性能
    4.3 本章小结
第5章 物理共混法制备纳米金/聚苯胺电极材料及电化学性能
    5.1 引言
    5.2 金@聚苯胺蛋黄结构(AuNP@PANI yolk shell)复合材料的制备及电化学性能
        5.2.1 AuNP@PANI yolk shell材料制备
        5.2.2 AuNP@PANI yolk shell形貌结构表征
        5.2.3 AuNP@PANI yolk shell电化学性能表征
        5.2.4 小结
    5.3 金@聚苯胺核壳结构(AuNP@PANI core shell)复合材料的制备及电化学性能
        5.3.1 AuNP@PANI core shell材料的制备
        5.3.2 AuNP@PANI core shell结构表征
        5.3.3 AuNP@PANI core-shell电化学性能表征
        5.3.4 小结
    5.4 金/聚苯胺(AuNP/PANI)无规结构的复合材料的制备及电化学性能
        5.4.1 AuNP/PANI复合材料的制备
        5.4.2 AuNP/PANI复合材料的结构表征
        5.4.3 AuNP/PANI复合材料的电化学性能
        5.4.4 小结
    5.5 共氧化剂一步法制备金/聚苯胺(AuNP/PANI)复合材料及电化学性能
        5.5.1 AuNP/PANI复合材料制备
        5.5.2 AuNP/PANI复合材料的形貌结构
        5.5.3 AuNP/PANI复合材料的电化学性能
        5.5.4 小结
    5.6 本章小结
第6章 原位还原制备金/聚醚砜/聚苯胺柔性膜电极及电容性能
    6.1 引言
    6.2 金/聚醚砜/聚苯胺(AuNP/PES/PANI)柔性膜电极的制备
        6.2.1 PANI的制备
        6.2.2 PES/PANI膜材料的制备
        6.2.3 AuNP/PES/PANI膜电极的制备
        6.2.4 PES/AC膜电极的制备
    6.3 电化学性能的测试
        6.3.1 单电极的测试
        6.3.2 器件性能的测试
    6.4 膜材料的形貌结构表征
    6.5 膜材料的电化学性能表征
    6.6 本章小结
结论及展望
    结论
    论文存在的不足及展望
参考文献
致谢
附录A 攻读博士学位期间发表或接收的论文
    期刊论文
    参加的会议、会议论文或会议摘要


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维分级结构氢氧化镍纳米片@纳米多孔金/泡沫镍超级电容器电极材料（英文）[J]. 柯曦,张邹鑫,程乙峰,梁耀华,谭植元,刘军,刘丽英,施志聪,郭再萍.  Science China Materials. 2018(03)
[2]氯金酸的制备及其热分解[J]. 郑雅杰,郭伟,白猛,杨兴文.  中国有色金属学报. 2006(11)



本文编号：3478311