多孔金属表面原位复合纳米金属氧化物材料的制备及其电容性研究

发布时间：2024-07-01 22:11

　　超级电容器也称为电化学电容器,因其具有功率密度高、循环寿命长、充电时间短、工作温度范围宽等优点,被认为是理想的储能器件。在各种超级电容器电极材料中,由于过渡金属氧化物的金属离子具有不同的氧化态,使其能够促进氧化还原转变,在水分解电压范围内具有更高的电荷储存能力。MnO₂和Co₃O₄都拥有高的理论比容量,在自然界中的丰度大,对环境无污染,被认为是超级电容器的理想材料。然而,由于它们的导电性和机械性能较差,使得这两种氧化物的实际电容表现远低于其理论比容量。在本论文中,我们充分地利用了纳米多孔金属优异的导电性,通过在纳米多孔金属表面生长MnO₂和Co₃O₄以形成复合物的方式来提高这两种电极材料的电导率。本文的主要内容:1、利用简单的去合金化方法制备纳米多孔金属(Ni、Cu和Ag),通过KMnO₄与纳米多孔金属之间的氧化还原反应制备了新型的M@MnO₂复合电极材料。由于纳米多孔金属电导率高且具有三维网络结构,因此制备的复...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 超级电容器概述
        1.1.2 超级电容器的储能机理
        1.1.3 超级电容器电极材料
    1.2 MnO₂电极材料的研究现状
    1.3 Co₃O₄电极材料的研究现状
    1.4 去合金化
    1.5 本课题的选题依据和研究内容
第二章 实验方案设计与研究方法
    2.1 药品试剂
    2.2 样品制备
        2.2.1 Ni₅Al₉₅、Cu₅Al₉₅和Ag₅Al₉₅合金条带的制备
        2.2.2 Ni@MnO₂、Cu@MnO₂和Ag@MnO₂复合电极材料的制备
        2.2.3 新型二级多孔集流体的制备
        2.2.4 以二级多孔泡沫镍为集流体电化学沉积MnO2

        2.2.5 Ni_xCo_yAl_z合金条带及Ni-Co₃O₄的制备
    2.3 材料表征与分析
        2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
        2.3.2 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.4 X射线能谱分析(EDS&Mapping)
        2.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)
        2.3.6 透射电子显微镜(TEM)
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 工作电极极片的制备与三电极测试系统的组装
        2.4.2 循环伏安测试(CV)
        2.4.3 不同电流密度下充放电测试(GCD)
        2.4.4 充放电循环稳定性测试
        2.4.5 交流阻抗测试(EIS)
第三章 多孔金属M@MnO₂(M=Ni、Cu及Ag)的制备及其在超级电容器中的应用
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 M@MnO₂复合电极材料的形貌表征
        3.2.2 M@MnO₂复合电极材料的物相与结构表征
        3.2.3 M@MnO₂复合电极材料的电化学性能测试
    3.3 本章小结
第四章 二级多孔复合电极的制备及其在超级电容器中的应用
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 二级多孔复合电极(PNF@MnO₂)的形貌表征
        4.2.2 二级多孔复合电极(PNF@MnO₂)的物相及结构表征
        4.2.3 二级多孔复合电极(PNF@MnO₂)的电化学性能表征
    4.3 本章小结
第五章 Ni-Co₃O₄复合电极材料的可控合成及其在超级电容器中的应用
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 Ni-Co₃O₄复合电极材料的形貌表征
        5.2.2 Ni-Co₃O₄复合电极材料的组成及结构表征
        5.2.3 Ni-Co₃O₄复合电极材料的电化学性能测试
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3999259

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