钴基和铁基金属氧化物纳米阵列结构的制备及其超电容性能研究

发布时间：2024-05-19 03:15

　　日益加剧的环境问题和能源危机加速了人们对新型能源和高效转换储存装置的广泛研究。超级电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、对环境友好等优点而成为便携电子设备和新能源等领域最具前景的新型绿色储能器件。然而受制于电极材料本身,超级电容器的能量密度相对较低。本论文以电极材料结构和形貌的可控生长为研究点,选用高比电容的过渡金属氧化物为研究对象,得到了三维集流体上直接生长的纳米阵列电极。目的在于研制出高比电容的正负电极材料,并通过合理的匹配,进一步构造出高功率密度且综合性能优异的储能器件。主要内容如下:(1)通过简单的水热法结合后续的退火处理在泡沫镍基底上制备出具有独特层次结构和良好孔隙率的CuCo₂O₄纳米针阵列材料。通过改变反应物浓度调控制得的CuCo₂O₄纳米针阵列材料,具有电化学活性表面积大、导电性好、离子传输速率快等一系列优点。经测试,在1 mV s^-1时可达到2.62 F cm^-2(1747 F g^-1)的比容量且展现出了超...

【文章页数】：73 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 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的结构与特点
        1.2.2 超级电容器的发展与应用
        1.2.3 超级电容器的分类及工作原理
    1.3 超级电容器电极材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 导电聚合物
        1.3.3 金属氧化物
    1.4 钴、铁基电极材料的研究进展
        1.4.1 钴基二元材料
        1.4.2 铁基电极材料
    1.5 本论文的选题依据与研究内容
第2章 CuCo₂O₄纳米针阵列材料的制备及电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 表征方法
        2.2.4 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料的结构及成分
        2.3.2 电化学性能表征与分析
        2.3.3 非对称超级电容器的电化学性能
    2.4 本章小结
第3章 Fe₂O₃-C纳米棒阵列材料的制备和超电容性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 实验方法
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 Fe₂O₃和Fe₂O₃-C纳米棒阵列的结构及成分分析
    3.4 Fe₂O₃电极的电化学性能研究
    3.5 Fe₂O₃-C纳米棒阵列复合电极的电化学性能研究
    3.6 非对称超级电容器的电化学性能
    3.7 本章小结
第4章 Co掺杂Fe₂O₃纳米棒阵列材料的制备和电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 材料制备
        4.2.3 表征
        4.2.4 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 XRD表征
        4.3.3 XPS分析
        4.3.4 电化学性能研究
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
附件



本文编号：3977529