碳基纳米复合阵列材料的导向制备及其超电容性能研究
发布时间：2023-05-13 21:54
超级电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽等性能优势,被认为是最具发展前景的能量存储与转换器件之一。但由于当前超级电容器的能量密度较低,这严重制约了其在实际中的应用。超级电容器的电极材料是决定其性能的关键,因此通过电极材料的优化设计来提高超级电容器的能量密度等性能受到广泛关注。碳材料和过渡金属氧化物/氢氧化物是最主要的两类超电容材料,其中碳材料的倍率和循环稳定性好,但是比电容较低;而过渡金属氧化物/氢氧化物的比电容高,但由于较差的导电性,其倍率和循环稳定性远不能满足实际需求。为了解决以上问题,将这两类材料复合则能够实现功能互补,也是该领域研究的重点之一。但是如何通过合理的材料结构设计与可控制备,实现结构规整、性能优异的复合电极材料的构筑仍是一个挑战。本论文工作针对上述问题,以一维纳米棒阵列作为模板,分别导向构筑了有序多孔碳层包覆的纳米棒阵列和碳纳米管包覆的纳米棒阵列。并且以所制备的有序碳纳米阵列为载体,采用电合成的方法成功实现了层状双金属氢氧化物(LDHs)在碳表面的高负载量包覆,制备了碳@LDHs核壳式纳米阵列复合电极材料,并在超电容方面实现了功能的协同:碳材...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的概念
1.2.2 超级电容器的组成
1.2.3 超级电容器的分类
1.2.4 超级电容器的应用
1.3 超级电容器的电极材料及其种类
1.3.1 碳材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 石墨烯
1.3.1.3 碳纳米管
1.3.1.4 多孔碳
1.3.1.5 杂原子掺杂的碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物/氢氧化物
1.3.2.1 氧化钌
1.3.2.2 二氧化锰
1.3.2.3 四氧化三钴
1.3.2.4 氧化镍
1.3.2.5 氢氧化钴
1.3.2.6 氢氧化镍
1.3.3 导电聚合物
1.3.4 复合电极材料
1.4 电极材料设计与制备存在的问题
1.4.1 单一电极材料存在的问题
1.4.2 复合电极材料存在的问题
1.4.3 电极材料问题的解决方法
1.5 本文的研究内容,目的和意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 目的和意义
第二章 模板导向制备多孔碳基纳米复合阵列材料及其超电容性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验药品
2.2.2 材料合成
2.2.2.1 ZnO@C@CoNi-LDH纳米棒阵正极材料的制备
2.2.2.2 Fe2O3@C纳米棒阵负极材料的制备
2.2.2.3 PVA/KOH固态电解质的制备
2.2.2.4 ZnO@C@CoNi-LDH//Fe2O3@C柔性固态器件的制备
2.2.2.5 表征手段
2.2.2.6 电化学测试手段
2.2.3 结果与讨论
2.2.3.1 电极的结构表征与电化学性能测试
2.2.3.2 器件的超级电容器性能测试
2.3 本章小结
第三章 原位催化导向制备碳纳米管基复合阵列材料及其超电容性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品
3.2.2 材料合成
3.2.2.1 Co@CNTs@CoNi-LDH正极材料制备
3.2.2.2 Co@CNTs负极材料的制备
3.2.2.3 PVA/KOH固态电解质的制备
3.2.2.4 Co@CNTs@CoNi-LDH//Co@CNTs柔性固态器件的制备
3.2.2.5 表征手段
3.2.2.6 电化学测试手段
3.2.3 结果与讨论
3.2.3.1 电极的结构表征与电化学性能测试
3.2.3.2 器件的超级电容器性能测试
3.3 本章小结
第四章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表学术论文情况
作者及导师简介
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3816593
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的概念
1.2.2 超级电容器的组成
1.2.3 超级电容器的分类
1.2.4 超级电容器的应用
1.3 超级电容器的电极材料及其种类
1.3.1 碳材料
1.3.1.1 活性炭
1.3.1.2 石墨烯
1.3.1.3 碳纳米管
1.3.1.4 多孔碳
1.3.1.5 杂原子掺杂的碳材料
1.3.2 过渡金属氧化物/氢氧化物
1.3.2.1 氧化钌
1.3.2.2 二氧化锰
1.3.2.3 四氧化三钴
1.3.2.4 氧化镍
1.3.2.5 氢氧化钴
1.3.2.6 氢氧化镍
1.3.3 导电聚合物
1.3.4 复合电极材料
1.4 电极材料设计与制备存在的问题
1.4.1 单一电极材料存在的问题
1.4.2 复合电极材料存在的问题
1.4.3 电极材料问题的解决方法
1.5 本文的研究内容,目的和意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 目的和意义
第二章 模板导向制备多孔碳基纳米复合阵列材料及其超电容性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验药品
2.2.2 材料合成
2.2.2.1 ZnO@C@CoNi-LDH纳米棒阵正极材料的制备
2.2.2.2 Fe2O3@C纳米棒阵负极材料的制备
2.2.2.3 PVA/KOH固态电解质的制备
2.2.2.4 ZnO@C@CoNi-LDH//Fe2O3@C柔性固态器件的制备
2.2.2.5 表征手段
2.2.2.6 电化学测试手段
2.2.3 结果与讨论
2.2.3.1 电极的结构表征与电化学性能测试
2.2.3.2 器件的超级电容器性能测试
2.3 本章小结
第三章 原位催化导向制备碳纳米管基复合阵列材料及其超电容性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品
3.2.2 材料合成
3.2.2.1 Co@CNTs@CoNi-LDH正极材料制备
3.2.2.2 Co@CNTs负极材料的制备
3.2.2.3 PVA/KOH固态电解质的制备
3.2.2.4 Co@CNTs@CoNi-LDH//Co@CNTs柔性固态器件的制备
3.2.2.5 表征手段
3.2.2.6 电化学测试手段
3.2.3 结果与讨论
3.2.3.1 电极的结构表征与电化学性能测试
3.2.3.2 器件的超级电容器性能测试
3.3 本章小结
第四章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表学术论文情况
作者及导师简介
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3816593
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3816593.html
