镍基氧化物/碳复合电极材料的设计及其电容性能研究
发布时间：2022-01-27 10:07
超级电容器作为一种新型储能器件,因其充放电速率快、功率密度高和循环性能好等特点而成为新型储能装置的研究热点之一。其中电极材料对超级电容器的性能起决定性作用,以双电层电容储能的碳材料的导电性和循环性能好,但比电容低,而以赝电容形式储能的金属氧化物的比电容高,但循环性能差。将金属氧化物与碳结合形成复合材料,利用二者的协同作用,可以进一步提高储电性能,有望满足超级电容器的发展要求。因此,本论文以金属有机骨架（MOF）衍生的碳材料为载体,设计制备了三类金属氧化物/碳复合电极材料,主要内容如下:1.采用自组装方法制备了形貌可控的盘状镍-锌-均苯三甲酸骨架,经固态转化后成功得到了 NiO/MCN纳米盘。研究表明只有当反应时间为1 min,Ni/（Zn+Ni）摩尔比为0-1.0%时才可以得到规整的NiO/MCN纳米盘复合材料。NiO/MCN-0.5%具有良好的导电性、较高的石墨化程度、高孔隙率和适量NiO纳米晶的嵌入。因此在用作双电层电容电极材料时表现出较高的质量比电容（261 F/g）、良好的倍率性能和优越的循环稳定性（8000圈循环后比电容仅损失2%）。2.为了提高赝电容组分的利用率,以MOF衍...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２超级电容器的结构示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??
图３．１?ＮｉＯ／ＭＣＮ的合成意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｓｋｅｔｃｈ?ｆｏｒ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｐｒｅｐａｒｉｎｇ?ｏｆ?ＮｉＯ／ＭＣＮ??
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｎｉ／（Ｚｎ＋Ｎｉ）?ｆｅｅｄ?ｒａｔｉｏｓ：?（ａ）?０％，?（ｂ）?０．３％，?（ｃ）?１．０％，?（ｄ）?１０．０％，?（ｅ）?５０．０％?ａｎｄ?（ｆ）??８０．０％??最具代表性的盘状Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％的形貌如图３．４ａ的明场ＴＥＭ图像和图３．４ｂ??的高角环形暗场ＳＴＥＭ?（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ）图像所示是规则的六边形形状。图３．４ｃ揭??示了?Ｃ，０，?Ｎｉ，?Ｚｎ元素存在于Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％中，与图３．５的ＳＥＭ－ＥＤＳ图像的??结果相对应。图３．１ｂ中的Ｚｎ和０分布较紧密，说明在Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％中主要以??Ｚｒｉ４〇形式存在［１７１］。如图３．４ｄ所示，在裂解后，盘状形貌被保留但有一定程度的??收缩，得到了尺寸相对减小的ＮｉＯ／ＭＣＮ－０．５％。图３．４ｅ和图３．４ｆ的ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ??揭示了纳米盘有许多高度分散的亮点修饰，粒径统计证明其是平均直径为４０．９?ｎｍ??的ＮｉＯ纳米颗粒，这可以由图２ｇ和图２ｈ中单个颗粒的元素分布进一步证实。图??２ｉ的高分辨ＴＥＭ表明内平面间距为０．３４?ｎｍ的石墨化碳纳米盘的形成。??－２５?－??
【参考文献】：
博士论文
[1]一维复合纳米结构的可控构筑及其超级电容器电极性能研究[D]. 乜广弟.吉林大学 2017
[2]钴基纳米复合材料的设计制备及其电化学性能的研究[D]. 冷旭宁.吉林大学 2017
[3]过渡金属氧化物复合微纳结构的可控制备及电化学性能研究[D]. 褚衍婷.山东大学 2017
[4]基于金属有机骨架的超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 张义东.东南大学 2016
[5]过渡金属氧化物的结构设计与改性及其赝电容储能特性研究[D]. 肖旭.华中科技大学 2016
[6]双金属氧化物及其复合材料的赝电容行为研究[D]. 刘卯成.兰州理工大学 2013
[7]超级电容器石墨烯基复合材料的制备及电化学性能研究[D]. 王林.哈尔滨工业大学 2013
[8]用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟.兰州理工大学 2010
[9]新型能源材料—电化学电容器与锂离子电池电极材料的研究[D]. 梁彦瑜.兰州大学 2006
硕士论文
[1]二氧化锰超级电容器电极材料制备及电化学性能研究[D]. 董锦洋.北京交通大学 2017
[2]碳基复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用研究[D]. 张翔.安徽大学 2017
[3]石墨烯/金属氧化物复合电极材料的制备及电容性能研究[D]. 张海丽.中北大学 2017
[4]过渡金属化合物复合电极材料的可控制备及其超电容储能性能研究[D]. 程丁.浙江理工大学 2017
[5]钴酸镍超级电容器电极材料的制备及其性能的研究[D]. 赵诗阳.哈尔滨师范大学 2016
本文编号：3612281
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２超级电容器的结构示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??
图３．１?ＮｉＯ／ＭＣＮ的合成意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｓｋｅｔｃｈ?ｆｏｒ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｐｒｅｐａｒｉｎｇ?ｏｆ?ＮｉＯ／ＭＣＮ??
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｎｉ／（Ｚｎ＋Ｎｉ）?ｆｅｅｄ?ｒａｔｉｏｓ：?（ａ）?０％，?（ｂ）?０．３％，?（ｃ）?１．０％，?（ｄ）?１０．０％，?（ｅ）?５０．０％?ａｎｄ?（ｆ）??８０．０％??最具代表性的盘状Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％的形貌如图３．４ａ的明场ＴＥＭ图像和图３．４ｂ??的高角环形暗场ＳＴＥＭ?（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ）图像所示是规则的六边形形状。图３．４ｃ揭??示了?Ｃ，０，?Ｎｉ，?Ｚｎ元素存在于Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％中，与图３．５的ＳＥＭ－ＥＤＳ图像的??结果相对应。图３．１ｂ中的Ｚｎ和０分布较紧密，说明在Ｎｉ－ＺｎＢＴＣ－０．５％中主要以??Ｚｒｉ４〇形式存在［１７１］。如图３．４ｄ所示，在裂解后，盘状形貌被保留但有一定程度的??收缩，得到了尺寸相对减小的ＮｉＯ／ＭＣＮ－０．５％。图３．４ｅ和图３．４ｆ的ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ??揭示了纳米盘有许多高度分散的亮点修饰，粒径统计证明其是平均直径为４０．９?ｎｍ??的ＮｉＯ纳米颗粒，这可以由图２ｇ和图２ｈ中单个颗粒的元素分布进一步证实。图??２ｉ的高分辨ＴＥＭ表明内平面间距为０．３４?ｎｍ的石墨化碳纳米盘的形成。??－２５?－??
【参考文献】：
博士论文
[1]一维复合纳米结构的可控构筑及其超级电容器电极性能研究[D]. 乜广弟.吉林大学 2017
[2]钴基纳米复合材料的设计制备及其电化学性能的研究[D]. 冷旭宁.吉林大学 2017
[3]过渡金属氧化物复合微纳结构的可控制备及电化学性能研究[D]. 褚衍婷.山东大学 2017
[4]基于金属有机骨架的超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 张义东.东南大学 2016
[5]过渡金属氧化物的结构设计与改性及其赝电容储能特性研究[D]. 肖旭.华中科技大学 2016
[6]双金属氧化物及其复合材料的赝电容行为研究[D]. 刘卯成.兰州理工大学 2013
[7]超级电容器石墨烯基复合材料的制备及电化学性能研究[D]. 王林.哈尔滨工业大学 2013
[8]用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟.兰州理工大学 2010
[9]新型能源材料—电化学电容器与锂离子电池电极材料的研究[D]. 梁彦瑜.兰州大学 2006
硕士论文
[1]二氧化锰超级电容器电极材料制备及电化学性能研究[D]. 董锦洋.北京交通大学 2017
[2]碳基复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用研究[D]. 张翔.安徽大学 2017
[3]石墨烯/金属氧化物复合电极材料的制备及电容性能研究[D]. 张海丽.中北大学 2017
[4]过渡金属化合物复合电极材料的可控制备及其超电容储能性能研究[D]. 程丁.浙江理工大学 2017
[5]钴酸镍超级电容器电极材料的制备及其性能的研究[D]. 赵诗阳.哈尔滨师范大学 2016
本文编号：3612281
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