钼酸镍复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2017-05-16 10:11

  本文关键词：钼酸镍复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技和社会的迅速发展,人们对高性能电源的需求量越来越大。在此背景下,超级电容器因具有比功率高、充放电速率快、循环寿命长,无污染等许多显著优势,因此在汽车、电力、国防、消费电子品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力。然而受限于较低的能量密度,超级电容器的发展受到了制约。因此,研究和开发性能优良的电极材料成为发展超级电容器的关键。NiMoO4因具有较好的电化学性能、价廉和对环境友好等优点逐渐受到研究者的关注,但当前钼酸镍电极材料依然存在实际比电容相对理论值较低,较差的循环寿命和倍率性能等问题。鉴于复合电极材料能使各个组分材料发挥出各自的优势,弥补单一材料的不足,起到协同增效的作用。因此,本论文考虑将NiMoO4与四氧化三钴或石墨烯进行复合,研制新型NiMoO4复合电极材料,并对其结构和电化学性能进行了系统研究。具体内容如下：1、以柔软,价廉及高导电率的碳布作为集流体,通过两步水热及焙烧的方法在碳纤维上均匀附着生长三维Co3O4@ NiMoO4核壳式纳米阵列,从而得到整体式工作电极。Co3O4@ NiMoO4的核壳结构可以大大增加电极材料的比表面积,促进电解液与电极物质的充分接触和快速扩散,而且这种三维结构和直接生长的方式也有利于电化学反应过程中电子传输。电化学测试表明：该三维结构复合电极在3 mA cm-2电流密度下的面积比容为3.61 F cm-2,同时当电流密度增大到15 mA cm-2时,面积比容的保持率为82%,表现出具有良好的倍率性能；另外经交流阻抗测试表明,该复合电极具有较低的电子转移阻抗；而且在15 mA cm-2电流密度下经过2500次循环后,该复合电极材料还能保持85%的面积比电容,表现出了良好的充放电稳定性。2、通过水热法一步合成了NiMo04纳米线/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。与空白NiMo04纳米线(873 F g-1)相比,NiMoO4/rGO复合材料在1Ag-1放电电流密度下的比电容增至1202 F g-,且表现出更好的倍率性能和循环稳定性。结合XRD、SEM、TEM、Raman和XPS等材料结构表征和交流阻抗测试数据,表明该复合材料优越的电化学性能应该归功于：一方面rGO纳米片层间插入的NiMoO4纳米线,可以有效阻止rGO纳米片的层叠堆积,从而增加了反应活性位点,提高了比容；另一方面高比表面和高导电性的rGO纳米片构造成的导电网络,有效降低了复合电极材料充放电过程中的电子转移阻抗,改善了电极倍率性能。
【关键词】：钼酸镍 复合 核壳式结构 石墨烯 超级电容器
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-34
• 1.1 引言13-14
• 1.2 超级电容器的分类14-15
• 1.3 超级电容器的储能机理15-18
• 1.3.1 双电层电容储能机理16-17
• 1.3.2 法拉第赝电容储能机理17-18
• 1.4 超级电容器电极材料的研究现状18-29
• 1.4.1 碳材料18-22
• 1.4.2 金属氧化物材料22-29
• 1.5 氧化物基复合电极材料的xO究现状29-33
• 1.5.1 金属氧化物/石墨烯复合材料29-31
• 1.5.2 金属氧化物复合纳米结构31-33
• 1.6 论文的选题依据及主要研究内容33-34
• 第二章 实验设备及方法34-39
• 2.1 实验试剂和仪器34-35
• 2.1.1 实验试剂34
• 2.1.2 实验仪器34-35
• 2.2 样品表征35-36
• 2.2.1 X射线衍射(XRD)分析35
• 2.2.2 扫描电镜(SEM)分析35
• 2.2.3 高分辨透射电镜(HRTEM)分析35-36
• 2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)分析36
• 2.2.5 拉曼光谱(Raman)分析36
• 2.2.6 比表面积分析(BET)和孔径分布(BJH)36
• 2.3 超级电容器的测试36-37
• 2.4 电化学性能研究方法37-39
• 2.4.1 循环伏安法37
• 2.4.2 恒电流充放电测试37-38
• 2.4.3 电化学交流阻抗测试38
• 2.4.4 循环寿命测试38-39
• 第三章 碳布为基体生长复合Co_3O_4@NiMoO_4核壳结构纳米阵列及超电容特性39-54
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验部分40-41
• 3.3 结果与讨论41-53
• 3.3.1 电极材料表征41-48
• 3.3.2 电化学性能测试48-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 NiMoO_4纳米线/rGO纳米复合材料的制备、表征及超电容特性54-69
• 4.1 引言54-55
• 4.2 实验部分55
• 4.3 结果与讨论55-67
• 4.3.1 电极材料表征55-63
• 4.3.2 电化学性能测试63-67
• 4.4 本章小结67-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-80
• 攻读硕士期间发表的论文80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李丹;刘玉荣;林保平;孙莹;杨洪;张雪勤;;超级电容器用石墨烯/金属氧化物复合材料[J];化学进展;2015年04期

  本文关键词：钼酸镍复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370550