碳气凝胶/金属氧化物复合材料的制备和电化学性能研究

发布时间：2023-04-05 14:57

　　超级电容器是一种新型的能量储存设备,在国防和民用等领域都有着广泛的应用。电极材料是超级电容器各大性能的关键影响因素,所以,对于高性能电极材料的研究具有重大意义。本论文的目的是制备出高性能的碳气凝胶/金属氧化物复合电极材料,并应用于超级电容器中,来研究复合材料的各大性能。通过热重分析研究了碳气凝胶/金属氧化物的质量损失随温度的变化情况以及金属含量,通过扫描电镜观察表面形貌,以及能谱分析里面存在的元素成分,通过X射线衍射分析了复合碳气凝胶的结构特征,通过电感耦合等离子发射光谱分析元素的含量,以及氮气吸附分析复合材料比表面积和孔结构的关系。在水系电解液6 M KOH溶液中,使用了恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试研究了电极材料的比容量、充放电稳定性、内电阻等电化学性能。本论文主要做了以下几方面研究:1、采用溶胶-凝胶方法,利用间苯二酚,甲醛为前驱体,乙酸-氢氧化钠为催化剂,乙酸镍为金属源,在常压下直接制备出碳气凝胶/氧化镍(CA/Ni O)复合电极材料用于超级电容器中。研究表明,氧化镍的加入增加了电极的导电性,同时由于碳气凝胶本身的网络骨架结构,使得氧化镍颗粒能够均匀的复合在碳气凝胶中,...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器
        1.2.1 超级电容器简介
        1.2.2 超级电容器的分类及工作原理
        1.2.3 超级电容器的电极材料
        1.2.4 超级电容器的应用领域和发展方向
    1.3 碳气凝胶
        1.3.1 碳气凝胶简介
        1.3.2 碳气凝胶的制备
        1.3.3 碳气凝胶的应用和发展方向
    1.4 本文研究内容
第二章 实验设备与表征方法
    2.1 实验原料和仪器设备
    2.2 复合材料的结构表征
        2.2.1 热分析（TG-DSC）
        2.2.2 扫描电镜分析（SEM）
        2.2.3 X射线衍射分析（XRD）
        2.2.4 能谱分析（EDS）
        2.2.5 电感耦合等离子发射光谱分析（ICP）
        2.2.6 孔结构分析
    2.3 复合材料的电极制备和电化学测试
        2.3.1 碳气凝胶电极制备
        2.3.2 电化学测试
第三章 碳气凝胶/氧化镍复合材料的制备电及电化学性能研究
    3.1 碳气凝胶/氧化镍复合材料的制备
        3.1.1 溶液配制
        3.1.2 溶胶凝胶反应
        3.1.3 溶剂交换
        3.1.4 常压干燥
        3.1.5 高温碳化
        3.1.6 氧化处理
    3.2 碳气凝胶/氧化镍结构和性能的影响
        3.2.1 结构表征分析
        3.2.2 电化学性能分析
    3.3 复合量对碳气凝胶/氧化镍复合材料结构和性能的影响
    3.4 催化剂对碳气凝胶/氧化镍复合材料的影响
        3.4.1 不同催化剂制备的碳气凝胶/氧化镍复合材料
        3.4.2 不同催化剂下碳气凝胶/氧化镍复合材料的结构特征
        3.4.3 不同催化剂下碳气凝胶/氧化镍复合材料的电化学性能
    3.5 小结
第四章 碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能的研究
    4.1 碳气凝胶/四氧化三钴复合电极材料的制备
        4.1.1 碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备
        4.1.2 碳气凝胶/四氧化三钴复合电极材料电化学性能测试
    4.2 碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的结构和电化学性能
        4.2.1 微观结构表征
        4.2.2 电化学性能测试
    4.3 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果



本文编号：3783616