MnO 2 /TiO 2 纳米管阵列复合电极材料的超级电容性能研究
发布时间：2021-11-27 04:52
近年来,超级电容器凭借其高功率密度,快速充放电的特性成为研究热门。本文通过对高度有序,大比表面积的TiO2纳米管阵列进行改性,制备出了相应的高性能电极材料。主要研究结果如下:（1）通过交替浸泡法在TiO2纳米管阵列上沉积可控形貌的纳米MO2颗粒,其最优样品在1 A/g的电流密度下达到258.9 F/g的比电容量;（2）选用电化学还原法和氩气退火法对TiO2纳米管阵列进行改性,电化学还原改性后的TiO2纳米管阵列在1 mA/cm2的大电流密度下性能提升到7.45 mF/cm2,而氩气退火改性后的TiO2纳米管阵列在1 mA/cm2下,性能提升到了 9.36mF/cm2;（3）借助氩气退火实现导电性的提升和碳层的引入,产生协同提升的作用,促进MnO2的沉积以及电子与离子的交换速度,在氩气退火后的TiO2纳米管阵列上通过交替浸泡法沉积MnO2,制备的电极材料在1 A/g的电流密度下,电容性能提升到了 439 F/g;（4）采用水热合成方式制备了H-MnO2/C@TiO2,其其2A/2的电流密度下,比电容值提升到了 521.4F/g的同时,还拥有2000圈保持88.6%电容性能的高循环稳定性。
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.3 超级电容器原理
1.3.1 双电层电容器
1.3.2 法拉第电容器
1.3.3 混合电容器
1.4 超级电容器电极材料
1.4.1 碳材料
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 导电聚合物
1.4.4 复合电极材料
1.5 TiO_2纳米管阵列电极材料
1.6 二氧化锰电极材料
1.6.1 MnO_2晶体结构
1.6.2 MnO_2储能机理
1.7 本课题的选题依据及主要研究内容
第二章 实验部分
2.1 材料物相与结构的表征方法
2.1.1 场发射扫描电子显微镜分析
2.1.2 场发射透射电子显微镜分析
2.1.3 X射线衍射分析
2.1.4 拉曼分析
2.1.5 X射线光电子能谱
2.2 材料电容性能的测试
2.2.1 电极材料的测试体系
2.2.2 循环伏安法测试
2.2.3 恒流充放电法测试
2.2.4 电化学阻抗测试
2.3 本章小结
第三章 MnO2_/TiO_2复合电极材料的超级电容性能
3.1 引言
3.2 实验原料与设备
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 实验仪器与设备
3.3 电极材料的制备
3.3.1 TiO_2纳米管阵列的制备
3.3.2 MnO_2/TiO_2纳米管阵列复合电极材料的制备
3.4 实验原理
3.5 电极材料的表征
3.5.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
3.5.2 X射线衍射结果分析
3.5.3 拉曼光谱结果分析
3.5.4 X射线光电子能谱分析
3.6 电极材料的性能测试
3.6.1 循环伏安测试
3.6.2 恒流充放电法测试
3.6.3 电化学阻抗测试
3.6.4 循环稳定性测试
3.7 本章小结
第四章 两种TiO_2纳米管阵列基底的电化学性能优化方式对比
4.1 引言
4.2 电化学还原改性
4.2.1 电化学还原改性的TiO_2纳米管阵列的制备
4.2.2 电化学还原法改性TiO_2纳米管阵列的原理
4.2.3 电化学还原法改性TiO_2纳米管的实验过程
4.2.4 电化学还原法改性TiO_2纳米管的表征
4.2.4.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
4.2.4.2 X射线衍射结果分析
4.2.4.3 拉曼光谱结果分析
4.2.4.4 X射线光电子能谱分析
4.2.5 电化学还原法改性TiO_2纳米管的电化学性能测试
4.2.5.1 循环伏安测试
4.2.5.2 恒流充放电测试
4.2.5.3 电化学阻抗测试
4.3 氩气退火改性
4.3.1 氩气退火改性的TiO_2纳米管阵列的制备
4.3.2 氩气退火法改性TiO_2纳米管阵列的原理
4.3.3 氩气退火法改性TiO_2纳米管阵列的表征
4.3.3.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
4.3.3.2 场发射透射电子显微镜结果分析
4.3.3.3 X射线衍射结果分析
4.3.3.4 拉曼光谱结果分析
4.3.3.5 X射线光电子能谱分析
4.3.4 氩气退火改性TiO_2纳米管的电化学性能测试
4.3.4.1 循环伏安测试
4.3.4.2 恒流充放电测试
4.3.4.3 电化学阻抗测试
4.4 本章小结
第五章 MnO_2/C@TiO_2复合电极材料的超级电容性能
5.1 引言
5.2 MnO_2/C@TiO_2复合纳米管阵列电极材料的制备
5.3 电极材料的表征
5.3.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
5.3.2 X射线衍射结果分析
5.3.3 拉曼光谱结果分析
5.3.4 X射线光电子能谱分析
5.4 电极材料的性能测试
5.4.1 循环伏安测试
5.4.2 恒流充放电法测试
5.4.3 电化学阻抗测试
5.4.4 循环稳定性测试
5.5 本章小结
第六章 H-MnO_2/C@TiO_2复合电极材料的超级电容性能
6.1 引言
6.2 电极材料的制备
6.3 实验原理
6.4 电极材料的表征
6.4.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
6.4.2 场发射透射电子显微镜结果分析
6.4.3 X射线衍射结果分析
6.4.4 拉曼光谱结果分析
6.4.5 X射线光电子能谱分析
6.5 电极材料的性能测试
6.5.1 活性物质负载情况
6.5.2 循环伏安测试
6.5.3 恒流充放电法测试
6.5.4 电化学阻抗与循环稳定性测试
6.6 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3521589
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.3 超级电容器原理
1.3.1 双电层电容器
1.3.2 法拉第电容器
1.3.3 混合电容器
1.4 超级电容器电极材料
1.4.1 碳材料
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 导电聚合物
1.4.4 复合电极材料
1.5 TiO_2纳米管阵列电极材料
1.6 二氧化锰电极材料
1.6.1 MnO_2晶体结构
1.6.2 MnO_2储能机理
1.7 本课题的选题依据及主要研究内容
第二章 实验部分
2.1 材料物相与结构的表征方法
2.1.1 场发射扫描电子显微镜分析
2.1.2 场发射透射电子显微镜分析
2.1.3 X射线衍射分析
2.1.4 拉曼分析
2.1.5 X射线光电子能谱
2.2 材料电容性能的测试
2.2.1 电极材料的测试体系
2.2.2 循环伏安法测试
2.2.3 恒流充放电法测试
2.2.4 电化学阻抗测试
2.3 本章小结
第三章 MnO2_/TiO_2复合电极材料的超级电容性能
3.1 引言
3.2 实验原料与设备
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 实验仪器与设备
3.3 电极材料的制备
3.3.1 TiO_2纳米管阵列的制备
3.3.2 MnO_2/TiO_2纳米管阵列复合电极材料的制备
3.4 实验原理
3.5 电极材料的表征
3.5.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
3.5.2 X射线衍射结果分析
3.5.3 拉曼光谱结果分析
3.5.4 X射线光电子能谱分析
3.6 电极材料的性能测试
3.6.1 循环伏安测试
3.6.2 恒流充放电法测试
3.6.3 电化学阻抗测试
3.6.4 循环稳定性测试
3.7 本章小结
第四章 两种TiO_2纳米管阵列基底的电化学性能优化方式对比
4.1 引言
4.2 电化学还原改性
4.2.1 电化学还原改性的TiO_2纳米管阵列的制备
4.2.2 电化学还原法改性TiO_2纳米管阵列的原理
4.2.3 电化学还原法改性TiO_2纳米管的实验过程
4.2.4 电化学还原法改性TiO_2纳米管的表征
4.2.4.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
4.2.4.2 X射线衍射结果分析
4.2.4.3 拉曼光谱结果分析
4.2.4.4 X射线光电子能谱分析
4.2.5 电化学还原法改性TiO_2纳米管的电化学性能测试
4.2.5.1 循环伏安测试
4.2.5.2 恒流充放电测试
4.2.5.3 电化学阻抗测试
4.3 氩气退火改性
4.3.1 氩气退火改性的TiO_2纳米管阵列的制备
4.3.2 氩气退火法改性TiO_2纳米管阵列的原理
4.3.3 氩气退火法改性TiO_2纳米管阵列的表征
4.3.3.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
4.3.3.2 场发射透射电子显微镜结果分析
4.3.3.3 X射线衍射结果分析
4.3.3.4 拉曼光谱结果分析
4.3.3.5 X射线光电子能谱分析
4.3.4 氩气退火改性TiO_2纳米管的电化学性能测试
4.3.4.1 循环伏安测试
4.3.4.2 恒流充放电测试
4.3.4.3 电化学阻抗测试
4.4 本章小结
第五章 MnO_2/C@TiO_2复合电极材料的超级电容性能
5.1 引言
5.2 MnO_2/C@TiO_2复合纳米管阵列电极材料的制备
5.3 电极材料的表征
5.3.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
5.3.2 X射线衍射结果分析
5.3.3 拉曼光谱结果分析
5.3.4 X射线光电子能谱分析
5.4 电极材料的性能测试
5.4.1 循环伏安测试
5.4.2 恒流充放电法测试
5.4.3 电化学阻抗测试
5.4.4 循环稳定性测试
5.5 本章小结
第六章 H-MnO_2/C@TiO_2复合电极材料的超级电容性能
6.1 引言
6.2 电极材料的制备
6.3 实验原理
6.4 电极材料的表征
6.4.1 场发射扫描电子显微镜结果分析
6.4.2 场发射透射电子显微镜结果分析
6.4.3 X射线衍射结果分析
6.4.4 拉曼光谱结果分析
6.4.5 X射线光电子能谱分析
6.5 电极材料的性能测试
6.5.1 活性物质负载情况
6.5.2 循环伏安测试
6.5.3 恒流充放电法测试
6.5.4 电化学阻抗与循环稳定性测试
6.6 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3521589
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3521589.html
