微纳米结构碳及其复合电极材料的简易制备及电容性能研究

发布时间：2024-12-20 21:29

　　近年来,随着全球新能源汽车以及移动电子设备的爆发式增长,对以锂离子电池和超级电容器为代表的便携式电化学储能装置提出了越来越高的要求。电极材料作为超级电容器的核心,对于其性能和价格有着直接的影响。开发价格低廉且性能优异,具有良好的倍率和循环稳定性同时兼顾能量和功率密度的高性能商业化超级电容器电极材料极具科学和现实价值。本文以苯及其同系物为原料,通过高温自压法,快速、简易制备出性能优异的多壁碳纳米管及碳微米球,同时将制备过程中所用的金属催化剂进行综合利用,进一步简易制备了多壁碳纳米管/金属硫化物纳米复合材料。对所制备的电极材料的形貌结构及物相进行了系统表征,并系统研究了所制备碳纳米管、碳微米球以及碳纳米管/金属硫化物纳米复合材料的电化学性能。（1）以苯为碳源,二茂铁为催化剂,通过高温自压法在无需惰性气氛保护的条件下一步制备了多壁碳纳米管（MCNTs）,并对其制备条件进行了系统优化。结果表明,当热解温度为800℃,催化剂与碳源摩尔比例为1:2,热解保温时间为30 min时,所制备的多壁碳纳米管形貌及纯度均为最佳。将最优条件下所制备的样品与典型商业碳纳米管进行电化学性能对比测试。在0.5 A g...

【文章页数】：71 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 超级电容器简介
        1.2.2 超级电容器的分类及储能机理
    1.3 超级电容器的结构组成
        1.3.1 超级电容器的电极材料
    1.4 微纳米结构碳在电化学储能系统中的应用
    1.5 本论文的选题依据及主要研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第2章 实验药品、仪器设备及表征方法
    2.1 实验药品及仪器设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的表征方法
    2.3 工作电极的制备
    2.4 电化学性能测试
第3章 无惰性气氛保护多壁碳纳米管的简易制备及其电容性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 碳纳米管的制备
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 样品的形貌分析
        3.3.2 样品的比表面积及孔径分析
        3.3.3 样品的XRD、Raman和电导率分析
        3.3.4 样品的表面元素分析
    3.4 样品的电化学性能测试
        3.4.1 循环伏安、恒流充/放电测试
        3.4.2 倍率、循环稳定性测试
        3.4.3 交流阻抗测试
    3.5 本章小结
第4章 CNT@Fe₇S₈ 纳米复合材料的简易制备及其超级电容性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CNT@Fe₇S₈ 纳米复合材料及Fe₇S₈ 纳米材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品形貌分析
        4.3.2 样品的XRD及电导率分析
        4.3.3 样品的XPS分析
        4.3.4 样品的热重分析
    4.4 样品的电化学性能测试
        4.4.1 循环伏安、恒流充/放电测试
        4.4.2 交流阻抗测试
    4.5 NiS₂//CNT@Fe₇S₈ 混合型超级电容器的组装及电化学性能测试
        4.5.1 NiS₂//CNT@Fe₇S₈ 混合型超级电容器的组装
        4.5.2 NiS₂//CNT@Fe₇S₈ 混合型超级电容器的电化学性能测试
    4.6 本章小结
第5章 碳微米球的无惰性气氛保护一步法制备及其超级电容性能
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 碳微米球的制备
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 样品的形貌分析
        5.3.2 样品XRD分析
        5.3.3 样品拉曼光谱分析
        5.3.4 样品的表面元素分析
    5.4 样品的电化学性能测试
        5.4.1 交流阻抗测试
    5.5 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：4017885