原子层沉积辅助制备镍铝层状双金属氢氧化物的超级电容性能研究

发布时间：2023-01-05 19:11

　　在当今世界环境污染加剧、能源短缺等背景之下,发展清洁能源技术以减少化石燃料的使用显得急迫而重要。超级电容器凭借快速充放电、优异的倍率性能、清洁环保等优点,可作为高功率和便携式能量转换和存储设备。层状双金属氢氧化物（LDH）有多种优良的化学和物理特性,具有巨大的应用潜能,因而吸引了较多的关注。LDH具有独特的层状结构,能提供更多电化学反应活性位点,用作超电容电极表现出优异的电化学性能。然而,精确可控地制备LDH,例如层状结构的厚度控制、材料的形貌优化等仍然是非常大的挑战。原子层沉积（ALD）技术作为一种高效的薄膜制备技术,在材料生长均一性和薄膜厚度控制、新型纳米结构设计、材料成分优化、材料种类选择及均匀保形涂层制备等方面能力突出。本论文利用ALD沉积技术的精准可控优点,设计制备了系列LDH材料,并对其电化学性能进行了深入研究和探讨,主要的内容如下:1.利用ALD技术的辅助,使用NiC204纳米线为牺牲模板的策略,制备出分级的NiAl LDH纳米管。通过SEM和TEM对其形貌和结构进行表征,发现分层的纳米管由超薄的纳米片构筑而成,其中纳米片的厚度可由ALD精确调控。所制备的分层的NiAl ... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的发展历史
        1.2.2 超级电容器的分类
        1.2.3 超级电容器的结构和特点
        1.2.4 超级电容器的应用
    1.3 电极材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 金属化合物材料
        1.3.3 导电聚合物材料
    1.4 NiAl LDH材料概述
        1.4.1 LDH结构
        1.4.2 NiAl LDH材料的制备和研究现状
    1.5 原子层沉积技术(ALD)概述
    1.6 本论文的研究意义及研究内容
        1.6.1 本论文的研究意义
        1.6.2 本论文的研究内容
2 化学试剂及仪器设备
    2.1 化学试剂
    2.2 仪器设备
    2.3 测试表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.4 X射线衍射仪(XRD)
        2.3.5 傅利叶红外变换光谱(FT-IR)
    2.4 材料的电化学性能测试
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 超级电容器的组装
        2.4.3 电化学测试方法
    2.5 电化学性能评价参数
        2.5.1 比容量
        2.5.2 倍率性能
        2.5.3 阻抗特性
        2.5.4 能量密度和功率密度
        2.5.5 循环稳定性
3 NiAl LDH层状纳米管电极材料的制备及其超级电容性能研究
    3.1 引言
    3.2 NiAl LDH电极材料的制备
        3.2.1 NiC_2O_4纳米线的制备
        3.2.2 制备Ni@Al_2O_3核壳结构材料
        3.2.3 NiAl LDH纳米管的制备
    3.3 NiAl LDH材料的表征
    3.4 NiAl LDH的电化学测试
    3.5 材料表征与电化学性能分析
        3.5.1 材料结构分析
        3.5.2 材料形貌分析
        3.5.3 材料电化学性能分析
    3.6 本章小结
4 碳包覆Ni(OH)_2-NiAl LDH层状电极材料的制备及其超级电容性能研究
    4.1 引言
    4.2 碳包覆Ni(OH)_2-NiAl LDH分层电极材料的制备
        4.2.1 Al_2O_3@NF的制备
        4.2.2 Ni(OH)_2/NiAl-LDH的制备
        4.2.3 Ni(OH)_2/NiAl-LDH@C的制备
    4.3 Ni(OH)_2-NiAl LDH材料的表征
    4.4 Ni(OH)_2-NiAl LDH的电化学测试
    4.5 材料表征与电化学性能分析
        4.5.1 材料结构分析
        4.5.2 材料电化学性能分析
    4.6 本章小结
5 CoNiAl LDH多层纳米管电极材料的制备及其超级电容器性能研究
    5.1 引言
    5.2 CoNiAl LDH多层纳米材料的制备
        5.2.1 NiC_2O_4纳米线的制备
        5.2.2 制备Ni@Al_2O_3核壳结构材料
        5.2.3 CoNiAl LDH多层纳米管材料的制备
    5.3 CoNiAl LDH材料的表征
    5.4 CoNiAl LDH的电化学测试
    5.5 材料表征与电化学性能分析
        5.5.1 材料结构分析
        5.5.2 材料电化学性能分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
在读期间发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel strategy to prepare LDH networks loaded carbon structure by C-MEMS techniques for glucose detection[J]. Bo Hai,Ying-Quan Zou,Gui-Bao Guo,Zheng-De Wang,Yun-Ying Liu,Xiao-Xia Wang,Hui Yan,Li-Tong Ma,Yu-Chen Bai.  Chinese Chemical Letters. 2017(01)



本文编号：3727999