过渡金属硫化物/石墨烯复合材料的制备及其电化学储能的研究

发布时间：2023-10-04 03:18

　　超级电容器作为一种新型储能器件,主要基于双电层吸附或材料表面氧化还原反应或内部离子的快速嵌入及脱出反应来完成储能。它具有优异的循环寿命,快速充放电速率及较高的功率密度等优点,但是其能量密度普遍偏低,因此,在保证功率密度较高的前提下,研究高能量密度的超级电容器是目前超级电容器发展的重点。为了获得高能量密度及功率密度的超级电容器,就需要设计及合成电化学性能优异的电极材料。电极材料的种类多种多样,其中过渡金属硫化物作为超级电容器电极材料之一,具有赝电容特性及较高的理论比容量,是目前比较理想的电极材料。基于此,本文将高理论比容量的过渡金属硫化物和高导电性的石墨烯进行复合,制备出高比表面积、多孔的三维网状结构的电极材料,并对该电极材料进行形貌、结构及电化学性能的表征和测试,并且将合成的复合电极材料作为正极,活性炭作为负极,组装成为非对称电容器。论文的主要研究内容及结果如下:一、利用化学气相沉积法(CVD)在泡沫镍(NF)基底上负载石墨烯得到三维石墨烯/泡沫镍(3D GE/NF)基底。在该基底上通过电化学沉积法及化学聚合法合成三维聚吡咯/硫化钴/石墨烯/泡沫镍(3D PPY/Co S/GE/NF)...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器储能机理和分类
        1.2.1 双电层电容器储能机理
        1.2.2 赝电容器储能机理
    1.3 超级电容器的结构
        1.3.1 工作电极
        1.3.2 隔膜
        1.3.3 电解质
    1.4 超级电容器电极材料的种类及其研究进展
        1.4.1 双电层电容材料
        1.4.2 赝电容电极材料
    1.5 论文选题思路及研究内容
第2章 实验部分及三维石墨烯基底的制备及其表征
    2.1 实验试剂及仪器设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料表征及测试技术
        2.2.1 材料形貌及结构表征方法
        2.2.2 材料电化学性能表征
    2.3 三维石墨烯/泡沫镍基底的制备及其表征
        2.3.1 制备方法
        2.3.2 样品表征
    2.4 本章小结
第3章 3D PPY/Co S/GE/NF复合材料的制备及其电化学性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 3D PPY/Co S/GE/NF复合材料的制备
        3.2.2 3D PPY/Co S/GE/NF材料的结构形貌及电化学性能表征
    3.3.结果与讨论
        3.3.1 XRD测试
        3.3.2 样品形貌表证
        3.3.3 FTIR测试
        3.3.4 CV测试
        3.3.5 GCD测试
        3.3.6 倍率性能测试
        3.3.7 循环稳定性测试
        3.3.8 EIS测试
    3.4 本章小结
第4章 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF材料的制备及其电化学性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF复合材料的制备
        4.2.2 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF的结构形貌及电化学性能研究
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 XRD测试和ICP-OES测试
        4.3.2 样品形貌表征
        4.3.3 FTIR测试
        4.3.4 不同Ni/Co对 3D Ni-Co-S电极材料的影响
        4.3.5 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF电极的电化学性能测试
    4.4 本章小结
第5章 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF//AC非对称电容器的性能研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 正负极材料的制备
        5.2.2 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF//AC ASC的组装
        5.2.3 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF//AC ASC的电化学性能测试
    5.3 负极材料的电化学性能
    5.4 3D PPY/Ni-Co-S/GE/NF//AC ASC的电化学性能测试
        5.4.1 CV测试
        5.4.2 GCD和倍率性能测试
        5.4.3 能量密度与功率密度
        5.4.4 循环稳定性测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位时期所发表的学术论文



本文编号：3851208