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微纳尺寸双金属NiCo-MOFs及其衍生物的可控合成和在超级电容器上的应用

发布时间:2022-01-02 03:40
  作为一种新型的电化学储能设备,超级电容器(SCs)以其诸多优点引起了人们广泛关注。近年来,将纳米结构材料应用于SCs电极能够有效提高整体设备的性能,该类研究研究已经被广泛报导。纳米结构的优点体现在其既可以提供高比表面积存储能量,也能有效地缩短电化学反应过程中的离子扩散路径。作为近年来兴起的先进纳米材料,金属有机骨架(MOFs)以其高孔隙率,高比表面积以及可调控的形貌结构等特点受到了研究者极大的关注。本论文采用溶剂热法,成功制备了两种不同形貌的Ni/Co双金属有机骨架(NiCo-MOFs),并同时对制备的MOFs进行了进一步的衍生,合成了 NiCo-MOFs衍生硫化物以及镍钴纳米颗粒掺杂的碳复合材料。随后,我们对上述系列材料的SCs性能进行了系统研究,其具体内容如下:1、以Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O作为金属盐,对苯二甲酸(PTA)作为有机配体,三种溶剂混合作为反应溶剂,制备了 Ni/Co双金属有机骨架微纳米片。所得的MOFs材料直接被应用作SCs的电极材料,探究了由不同Ni/Co金属盐比例合成的NiCo-MOF材料对SCs性能的影响。结果表明,Ni/Co比例按... 

【文章来源】:扬州大学江苏省

【文章页数】:87 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

微纳尺寸双金属NiCo-MOFs及其衍生物的可控合成和在超级电容器上的应用


图2-1.多层薄片状線钴双金属有机骨架(NiCo-MOF)纳米片的合成步骤图

曲线,样品,电极,金属


C〇?2p?in?NiCo-MOF?2p?^2??Sat?2p?IQ?sat?A?n?c〇-mof-3?Sat.?2p?1/2?Sat.??^?I?fliCo-MOF-2?^??I?一^^、八?I?U^\??■??,_.....?_?????,?T."■..-r—-「?一??39〇?880?870?860?850?805?800?795?790?735?780?775?770??Binding?energy?(eV)?Binding?energy?(eV)??图2-9.高分辨XPS谱:(a)?5种MOFs样品的全谱扫描;3种NiCo-MOFs样品的高分辨(b)??Ni2p?谱,(c)?Co2p?谱。??2.3.2电化学性能测试??我们将合成的5种MOFs材料制作成浆料涂抹在泡沫镍电极片上,用作测试的??工作电极,并在3MKOH的电解液中测试其一系列的电化学性能。首先我们对MOFs??样品电极进行了循环伏安法(CV)测试,窗口电压范围为0.35V到0.45V,扫速从??5mV/s到100mV/s之间。图2-10中所有的CV曲线出现的驼峰,即为氧化还原峰,??它们代表了发生在这些MOFs材料电极上的法拉第行为。这种行现象被认为是在电??化学反应过程中,在OH—的参与作用下,Co和Ni阴离子(Co2+/Co3+和Ni2+/Ni3+跃??迁)的氧化还原反应造成的。这也直接说明了说明5种MOFs样品的电容都是赝电??容。比较5种样品同种条件下的CV曲线面积,明显发现三种双金属MOF电极的??CV面积明显大于两种单金属MOF,由于曲线围成的面积与材料的电容大小呈正相??关,因此可以推断得出NiCo双金属MOF

电极,电流密度,样品


』w?二逆?jQ??^:|?^?!;?i?j?I;??'?'?'?■?'?■?'?■?-?..It?J?,?,?.?—???,?.?,?j?,???,?????,???,??I???1??...r???????,???00?0,?07?04?09?0.0?0.1?0J?03?0.4?OS?00?0.1?0_2?O.J?0.4?0.0?0.1?02?0.3?0.4??portnh-(V)?P〇?*?咖?<V)?P?W?W(V)??图2-10.三电极系统中,5种MOF样品的CV曲线图:(a-c)不同电压条件和(f-j)不同扫描??速率条件。??为了量化这些材料的放电能力,我们对样品进行了恒流充放电(GCD)测试(图??2-11)。在不同电流密度下,5种MOFs样品电极的GCD曲线皆显示出非线性行为??的放电曲线和电压平台,表明该电极材料的存电机理是基于电池型法拉第行为。这??些曲线近似对称,尤其是NiCo-MOF-1电极,说明了该电极在五种样品具有最好的??电容性和电化学可逆性。同时,在相同电流密度下,NiCo-MOF-1电极的放电容量??较其他四个样品都大。具体来说,在0.5、1、2、3、5、10、20?Ag-1电流密度下充??放电时,NiCo-MOF-1?的放电容量分别为]00.18、97.92、94.67、87.23、80.56、73.33、??66.67?mA?h?g"1?〇??25??

【参考文献】:
期刊论文
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本文编号:3563395

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