金属氧化物/碳基复合材料的制备及超级电容器的研究
发布时间：2021-11-06 16:36
为实现可持续发展道路,全球性能源危机已经成为人们越来越重视的问题,更有效地利用能源已成为目前的热点研究方向。因此也大大的激发了渐进式电极材料的能量储存/转换装置的研究。超级电容器的特性目前令人十分满意,如高功率密度,更快的充电/放电率,优异的循环稳定性和较宽的工作温度范围。电极材料的活性和动力学特性是超级电容器的主要性能。合理选择电极材料,充分利用材料本身的结构优势,电极材料的活性与动力学特性也就相应的有所提高,从而提高超级电容器的电化学性能。本论文内容如下:1、以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为分散剂,通过水热法和高温退火制备MnO2/MWNT复合材料。通过TEM、XRD和XPS等手段表征了MnO2/MWNT复合材料的形貌与结构。结果表明:在复合材料中,MnO2均匀分散在MWNT的表面。质量含量为34.43%,在电流密度为1 A/g时,1 M的Na2SO4溶液中比电容为285.12 F/g,而且具有好的循环周期稳定性和电容保持率高等特点。是一种良好的超级电容器的电极材料。2、以聚苯乙烯磺酸钠（PSS）为分散剂,以GO,MnS...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种电荷存储机理示意图：(a)双电层电容；(b)法拉第赝电容Figure1.1(a)Schematicdiagramofchargestoragemechanismsofelectrochemicaldouble-layercapacitance(EDLC);(b)Schematicdiagramofchargestoragemechanismsofpseudocapacitance
拥有漫长的历史成长历程如图1.2 所示，几十年的研究使得碳基材料在工业的应用中最为广泛。周建新[33]等人研究得到实验中应用最为广泛碳基材料有活性炭、碳纳米管、石墨烯和碳纳米角等。图 1.2 碳材料的发展史Fig. 1.2 history of carbon materials1.5.1 碳纳米管碳纳米管（CNTs）是相对较新的材料，连年来受到了各方面的瞩目，它具有优异的化学、物理、力学、光学和电学性能。Koziol K.[34-36]等人研究到碳纳米管（CNTs）分为单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs）（如图 1.3 所示）。碳纳米管具有良好的导电性、化学稳定性、机械稳定性、较大的孔和高的比表面积[37]。碳纳米管因为其独特的性质常作为超级电容器中的电极材料。碳纳米管不但可以单独作为电容器的电极材料，并且能作为载体与其他电极材料形成复合材料，可以大大提高材料的电化学性能。
图 1.3 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管结构示意图Figure1.3 the structural diagram of SWNTs and MWNTs 等[38]分别利用导电聚合物聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PAN材料的电容可达到 200 F/g 和 370 F/g，并预计多孔结构到达 1100 F/g。成都有机化学所的江奇[39]等人对碳纳米发现 10 纳米左右的管径且管长短和石墨化水平低的多壁更为理想的电极材料。碳纳米管的生产技术在当下还没有电容器上也只是崭露头角，要真正的应用到现实中还有一与氧化石墨烯碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，呈单层蜂窝性极强、强度比较高、透光性非常高、比表面积很大等诸池的电极材料，同比普通电池，加入石墨烯材料能使容量性更强、使用寿命变长等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnO2-Decorated Graphene/Polyaniline Nanocomposite for a High-Performance Supercapacitor Electrode[J]. Guo Chen,Qiu-Feng Lü,Hai-Bo Zhao. Journal of Materials Science & Technology. 2015(11)
[2]表面官能团化增强碳纳米笼超级电容器性能[J]. 夏婧竹,王立伟,胡仁之,赵进,赖红伟,杨立军,王喜章,胡征. 无机化学学报. 2014(09)
[3]单壁碳纳米管在阴离子表面活性剂溶液中的分散悬浮和团聚沉降性能研究(英文)[J]. Kun YANG,Zi-li YI,Qing-feng JING,Dao-hui LIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(08)
[4]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[5]碳纳米管的纯化[J]. 周亮,刘吉平,李晓合. 化学通报. 2004(02)
[6]高分子聚合物超电容器研究[J]. 王晓峰,孔祥华,解晶莹,刘庆国. 电子元件与材料. 2001(05)
[7]化学二氧化锰工艺研究[J]. 游川北. 中国锰业. 2001(03)
[8]双电层电容器有机电解液研究进展[J]. 李建玲,梁吉,徐景明,毛宗强. 电源技术. 2001(03)
本文编号：3480162
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种电荷存储机理示意图：(a)双电层电容；(b)法拉第赝电容Figure1.1(a)Schematicdiagramofchargestoragemechanismsofelectrochemicaldouble-layercapacitance(EDLC);(b)Schematicdiagramofchargestoragemechanismsofpseudocapacitance
拥有漫长的历史成长历程如图1.2 所示，几十年的研究使得碳基材料在工业的应用中最为广泛。周建新[33]等人研究得到实验中应用最为广泛碳基材料有活性炭、碳纳米管、石墨烯和碳纳米角等。图 1.2 碳材料的发展史Fig. 1.2 history of carbon materials1.5.1 碳纳米管碳纳米管（CNTs）是相对较新的材料，连年来受到了各方面的瞩目，它具有优异的化学、物理、力学、光学和电学性能。Koziol K.[34-36]等人研究到碳纳米管（CNTs）分为单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs）（如图 1.3 所示）。碳纳米管具有良好的导电性、化学稳定性、机械稳定性、较大的孔和高的比表面积[37]。碳纳米管因为其独特的性质常作为超级电容器中的电极材料。碳纳米管不但可以单独作为电容器的电极材料，并且能作为载体与其他电极材料形成复合材料，可以大大提高材料的电化学性能。
图 1.3 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管结构示意图Figure1.3 the structural diagram of SWNTs and MWNTs 等[38]分别利用导电聚合物聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PAN材料的电容可达到 200 F/g 和 370 F/g，并预计多孔结构到达 1100 F/g。成都有机化学所的江奇[39]等人对碳纳米发现 10 纳米左右的管径且管长短和石墨化水平低的多壁更为理想的电极材料。碳纳米管的生产技术在当下还没有电容器上也只是崭露头角，要真正的应用到现实中还有一与氧化石墨烯碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，呈单层蜂窝性极强、强度比较高、透光性非常高、比表面积很大等诸池的电极材料，同比普通电池，加入石墨烯材料能使容量性更强、使用寿命变长等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnO2-Decorated Graphene/Polyaniline Nanocomposite for a High-Performance Supercapacitor Electrode[J]. Guo Chen,Qiu-Feng Lü,Hai-Bo Zhao. Journal of Materials Science & Technology. 2015(11)
[2]表面官能团化增强碳纳米笼超级电容器性能[J]. 夏婧竹,王立伟,胡仁之,赵进,赖红伟,杨立军,王喜章,胡征. 无机化学学报. 2014(09)
[3]单壁碳纳米管在阴离子表面活性剂溶液中的分散悬浮和团聚沉降性能研究(英文)[J]. Kun YANG,Zi-li YI,Qing-feng JING,Dao-hui LIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2014(08)
[4]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[5]碳纳米管的纯化[J]. 周亮,刘吉平,李晓合. 化学通报. 2004(02)
[6]高分子聚合物超电容器研究[J]. 王晓峰,孔祥华,解晶莹,刘庆国. 电子元件与材料. 2001(05)
[7]化学二氧化锰工艺研究[J]. 游川北. 中国锰业. 2001(03)
[8]双电层电容器有机电解液研究进展[J]. 李建玲,梁吉,徐景明,毛宗强. 电源技术. 2001(03)
本文编号：3480162
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