2D-MOFs材料的制备及其电容性能的优化
发布时间：2022-08-09 17:31
超级电容器（supercapacitor）作为一种新型储能材料,其具备高功率密度和良好的循环稳定性等特点受到了人们的广泛关注。但其相对较低的能量密度阻碍了其商业化进展。为此,寻找新型电极材料已成为重中之重。金属有机骨架化合物（Metal-Organic Frameworks,MOFs）作为一种新型的晶态材料,其具有较大的比表面积,有序的晶体结构,丰富的金属离子中心和易于合成等特点。相较于传统电容器材料,其特有的大量贯通的孔道有利于离子的传输;丰富的活性组分有利于电能的转化;高度有序的晶体结构避免了活性物质的聚集,使之有巨大的潜力成为超级电容器的电极材料。本论文从MOFs材料出发,设计合成一系列MOFs材料,并将其作为超级电容器的电极材料。主要研究内容如下:（1）通过使用富含氮原子和氧原子的H2PIA配体,采用溶剂热法分别制备出三种具有相同二维层状堆叠结构的Mn-MOF,Co-MOF和Ni-MOF,利用单晶衍射解析了其晶体结构,二维层状结构的MOFs与传统的三维结构的MOFs相比,能极大地提升电荷和离子的转移能力,因此可将其用做超级电容器的电极材料。通过电化学性能测...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.2 超级电容器的简介
1.2.1 超级电容器的发展历史
1.2.2 超级电容器的储能原理
1.2.3 超级电容器的电极材料
1.3 金属有机骨架化合物
1.3.1 常见MOFs材料的分类
1.4 MOFs在储能方面的应用
1.4.1 MOFs材料在超级电容器领域的应用
1.5 研究意义和研究内容
参考文献
第二章 系列过渡金属2D-MOFs的合成及其电容性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.3 三种MOFs的形貌、结构表征
2.3.1 三种MOFs的宏观形貌
2.3.2 Ni-MOF的结构解析
2.3.3 三种MOFs的 PXRD及红外分析
2.3.4 三种MOFs的热稳定性
2.3.5 三种MOFs的N2吸附/脱附曲线
2.3.6 三种MOFs的 SEM及元素分布图
2.4 三电极体系下的电化学测试
2.5 本章小结
参考文献
第三章 过渡金属2D-MOFs的改性及其电容性能的研究
3.1 引言
3.2 Co-MOF/NF材料的制备及其电性能研究
3.2.1 实验部分
3.2.2 Co-MOF/NF复合物的结构表征
3.2.3 Co-MOF/NF的 SEM及元素分布分析
3.2.4 三电极体系下的电化学测试
3.3 Doped-MOFs材料的制备及其化学性能的研究
3.3.1 实验部分
3.3.2 Cu-doped-Ni-MOF复合物的结构表征
3.3.3 复合物的PXRD及红外分析
3.3.4 Cu-doped-Ni-MOF复合物的元素分布分析
3.3.5 Cu-doped-Ni-MOF复合物的XPS分析
3.3.6 三电极体系下的电化学测试
3.4 本章小结
参考文献
第四章 2D功能化Ce-MOF的剥层及其电容性能的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 Ce-MOF的基本性质
4.3.1 Ce-MOF的宏观形貌
4.3.2 Ce-MOF的晶体结构分析
4.3.3 Ce-MOF的 PXRD及红外分析
4.4 Ni@Ce-MOF复合材料的基本性质
4.4.1 复合材料Ni@Ce-MOF的结构分析
4.4.2 复合材料Ni@Ce-MOF的 XPS分析
4.4.3 复合材料Ni@Ce-MOF的 SEM及元素分布分析
4.4.4空白对照实验
4.4.5 复合材料Ni@Ce-MOF的 TEM照片
4.4.6 复合材料Ni@Ce-MOF的热稳定性
4.5 Ce-MOF与复合物Ni@Ce-MOF的电化学性质
4.6 Ni@Ce-MOF//AC非对称电极电化学性能分析
4.7 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
附录1
附录2
一、实验试剂
二、电极材料的制备
三、仪器及表征方法
四、电化学分析
五、相关公式
致谢
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metal-organic framework nanosheets: a class of glamorous low-dimensional materials with distinct structural and chemical natures[J]. Yuan Peng,Weishen Yang. Science China（Chemistry）. 2019(12)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
本文编号：3672984
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.2 超级电容器的简介
1.2.1 超级电容器的发展历史
1.2.2 超级电容器的储能原理
1.2.3 超级电容器的电极材料
1.3 金属有机骨架化合物
1.3.1 常见MOFs材料的分类
1.4 MOFs在储能方面的应用
1.4.1 MOFs材料在超级电容器领域的应用
1.5 研究意义和研究内容
参考文献
第二章 系列过渡金属2D-MOFs的合成及其电容性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.3 三种MOFs的形貌、结构表征
2.3.1 三种MOFs的宏观形貌
2.3.2 Ni-MOF的结构解析
2.3.3 三种MOFs的 PXRD及红外分析
2.3.4 三种MOFs的热稳定性
2.3.5 三种MOFs的N2吸附/脱附曲线
2.3.6 三种MOFs的 SEM及元素分布图
2.4 三电极体系下的电化学测试
2.5 本章小结
参考文献
第三章 过渡金属2D-MOFs的改性及其电容性能的研究
3.1 引言
3.2 Co-MOF/NF材料的制备及其电性能研究
3.2.1 实验部分
3.2.2 Co-MOF/NF复合物的结构表征
3.2.3 Co-MOF/NF的 SEM及元素分布分析
3.2.4 三电极体系下的电化学测试
3.3 Doped-MOFs材料的制备及其化学性能的研究
3.3.1 实验部分
3.3.2 Cu-doped-Ni-MOF复合物的结构表征
3.3.3 复合物的PXRD及红外分析
3.3.4 Cu-doped-Ni-MOF复合物的元素分布分析
3.3.5 Cu-doped-Ni-MOF复合物的XPS分析
3.3.6 三电极体系下的电化学测试
3.4 本章小结
参考文献
第四章 2D功能化Ce-MOF的剥层及其电容性能的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 Ce-MOF的基本性质
4.3.1 Ce-MOF的宏观形貌
4.3.2 Ce-MOF的晶体结构分析
4.3.3 Ce-MOF的 PXRD及红外分析
4.4 Ni@Ce-MOF复合材料的基本性质
4.4.1 复合材料Ni@Ce-MOF的结构分析
4.4.2 复合材料Ni@Ce-MOF的 XPS分析
4.4.3 复合材料Ni@Ce-MOF的 SEM及元素分布分析
4.4.4空白对照实验
4.4.5 复合材料Ni@Ce-MOF的 TEM照片
4.4.6 复合材料Ni@Ce-MOF的热稳定性
4.5 Ce-MOF与复合物Ni@Ce-MOF的电化学性质
4.6 Ni@Ce-MOF//AC非对称电极电化学性能分析
4.7 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
附录1
附录2
一、实验试剂
二、电极材料的制备
三、仪器及表征方法
四、电化学分析
五、相关公式
致谢
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metal-organic framework nanosheets: a class of glamorous low-dimensional materials with distinct structural and chemical natures[J]. Yuan Peng,Weishen Yang. Science China（Chemistry）. 2019(12)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
本文编号：3672984
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3672984.html
