原位复合协同技术制备二维复合材料应用于超级电容器

发布时间：2023-12-10 09:17

　　超级电容器作为一种新型电化学储能器件。它以充放电速度快、功率密度高、环境友好和循环使用寿命长而稳定等优点引起人们的广泛关注。但其低的能量密度极大得限制了它的广泛应用。超级电容器的能量密度主要取决于电极材料的比电容和工作电压窗口大小。本论文主要从提高电极材料的比电容角度出发,通过原位复合协同技术,以二维层状材料(石墨烯和硫化钼)为基底材料,制备复合电极材料应用于超级电容器。通过优化材料的结构,调控材料的元素组成和价态,以提高电极材料的比电容,进而增强超级电容器的电化学性能。具体研究如下:首先,采用生物质材料明胶和氧化石墨烯为原料,用溶剂化挥发/纳米级碳酸钙模板/KOH活化三种方法协同制备了氮掺杂分级多孔碳材料(NHPC)。该NHPC有大的比表面积(SBET=1091m2 g^-1),表现既有出的电容行为同时具备双电层电容和赝电容电化学特性。在三电极测试体系中,当充放电速度为0.5 A g^-1时,NHPC电极的比电容有234 F g^-1。基于NHPC制备的对称型超级电容器也表现出优异的循环稳定性,5000次循环后,比电容仍能保...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 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 超级电容器的工作原理及分类
        1.2.3 超级电容器的常用性能表征
    1.3 超级电容器电极材料的研究进展
        1.3.1 双电层超级电容器电极材料
        1.3.2 赝电容超级电容器电极材料
    1.4 本论文研究内容和创新性
第2章 氮掺杂分级多孔碳材料用于超级电容器性能提高
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料及试剂
        2.2.2 实验仪器及表征手段
        2.2.3 氮掺杂分级多孔碳材料(NHPC)的制备
        2.2.4 基于NHPC材料三电极及其对称型超级电容的制备
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 氮掺杂分级多孔碳材料(NHPC)的结构分析
        2.3.2 氮掺杂分级多孔碳材料(NHPC)的电化学性能
    2.4 本章小结
第3章 聚多巴胺“胶”修饰氧化石墨烯与碳纳米管应用柔性超级电容器
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及试剂
        3.2.2 实验仪器及表征手段
        3.2.3 氧化石墨烯(GO)的合成
        3.2.4 GO/CNT-NH₂/PDA的制备
        3.2.5 rGO/CNT-NH₂/PDA(GCP)气凝胶的制备
        3.2.6 GCP电极超级电容器测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 GCP复合材料的结构分析
        3.3.2 GCP复合材料的电化学性能
        3.3.3 GCP复合材料的电荷存储机制
    3.4 本章小结
第4章 聚苯胺共价键修饰二硫化钼纳米片用于高倍率性能超级电容器
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料及试剂
        4.2.2 实验仪器及表征手段
        4.2.3 硫化钼的剥离
        4.2.4 4-氨基苯重氮盐的制备
        4.2.5 氨基化硫化钼的制备
        4.2.6 氨基化硫化钼/聚苯胺纳米片的制备
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 氨基化硫化钼/聚苯胺纳米片的结构分析
        4.3.2 氨基化硫化钼/聚苯胺纳米片的电化学性能
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3872220