不同形貌β-NiS作为超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2017-10-15 00:15

  本文关键词：不同形貌β-NiS作为超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究

  更多相关文章： 超级电容器 β-NiS 微米球 电化学性能 比电容

【摘要】：近几十年来,超级电容器由于其能够提供比电池更高的功率密度,以及提供比传统的介质电容器更高的能量密度而被广泛关注。超级电容器因此也有望成为下一代能量储存装置。过渡金属硫化物,如Ni S、Cu S、Mo S2、Co S2等作为一种新型的能量储存材料得到了广泛的研究并取得了优异的电化学性能。同时,作为过渡金属硫化物的一种,Ni S由于高电子导电性、低成本、易合成和低毒性等优点作为超级电容器的电极材料被广泛研究。本论文通过不同的方法分别合成了具有不同空间结构的β-Ni S微米球,并将其作为超级电容器的电极材料,运用XRD、SEM、CV、GCD、EIS等物理和电化学测试方法研究了我们制备出的β-Ni S微米球的物理特征和电化学性能。期望从不同的角度理解电极材料的微结构与超级电容器的电化学行为之间的关系。主要研究内容如下:本论文中,首先通过无模板的一步溶剂热合成方法,成功合成了花状结构的β-Ni S微米球,且这种微米球结构又是由很多纳米片组成。同时,本实验中通过调整反应物浓度、反应时间和溶剂的浓度来分别探究这种新结构的形成机理和合成条件。通过对这种花状结构的β-Ni S微米球进行电化学测试,得到了较高的比电容和较稳定的循环性能。这也就表明这种β-Ni S花状微米球结构作为超级电容器的电极材料有一定的应用前景。在本论文的第三章中,我们通过两步水热法合成了多孔β-Ni S微米球,前驱体通过XRD和SEM进行表征。我们研究了温度对生成这种多孔微米球结构的影响,并分析了这种结构与电容性能之间的关系。循环伏安法、恒流充放电法和电化学交流阻抗法用来研究样品的微米结构和形貌对其电化学性能的影响。多孔β-Ni S微米球(160℃)电极材料在电流密度为2 A g-1时,比电容为1051.7 F g-1。我们所制备的多孔β-Ni S微米球(160℃)作为超级电容器的电极材料展现出了杰出的电化学性能。
【关键词】：超级电容器 β-NiS 微米球 电化学性能 比电容
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 超级电容器简介12-21
• 1.2.1 超级电容器的发展历史13-14
• 1.2.2 超级电容器的结构14-15
• 1.2.3 超级电容器的分类15
• 1.2.4 超级电容器的储能机理15-18
• 1.2.4.1 双电层电容器的储能机理16-17
• 1.2.4.2 赝电容器的储能机理17-18
• 1.2.5 超级电容器的特点18-20
• 1.2.6 超级电容器的应用20-21
• 1.3 NiS简介21-22
• 1.3.1 NiS的结构21-22
• 1.3.2 NiS作为电化学电容器电极材料的储能机理22
• 1.4 课题研究的背景和意义22-23
• 1.5 本论文研究内容23-24
• 第二章 实验测试方法及原理24-34
• 2.1 样品的表征24
• 2.1.1 X射线粉末衍射仪(XRD)24
• 2.1.2 扫描电子显微镜（SEM）24
• 2.1.3 比表面积分析仪（BET）24
• 2.2 超级电容器的电化学性能测试方法24-33
• 2.2.1 循环伏安法（CV）25-28
• 2.2.2 恒流充放电法（GCD）28-30
• 2.2.3 交流阻抗法（EIS）30-33
• 2.3 本章总结33-34
• 第三章 溶剂热法制备花状结构 β-NiS及其电化学性能的研究34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 本实验所用药品及试剂列表35
• 3.2.2 本实验材料合成时所用的主要仪器设备35-36
• 3.2.3 水热法制备 β-NiS36
• 3.3 β-NiS电极材料的结果与分析36-38
• 3.3.1 β-NiS的SEM分析36-37
• 3.3.2 β-NiS的XRD分析37-38
• 3.4 β-NiS的电化学性能分析38-41
• 3.4.1 循环伏安曲线38-39
• 3.4.2 恒流充放电曲线39-40
• 3.4.3 交流阻抗谱40-41
• 3.5 溶剂热法制备花状结构的 β-NiS41-49
• 3.5.1 溶剂热制备 β-NiS合成方法41
• 3.5.2 花状结构 β-NiS的表征41-43
• 3.5.3 花状结构 β-NiS的电化学性能测试43-45
• 3.5.4 时间变量对制备花状结构 β-NiS的影响45-47
• 3.5.5 溶剂变量对制备花状结构 β-NiS的影响47-49
• 3.6 本章总结49-50
• 第四章 两步水热法合成多孔 β-NiS微米球50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验部分51-53
• 4.2.1 实验所用药品、试剂及仪器列表51-52
• 4.2.2 材料的制备52-53
• 4.2.2.1 Ni-T前驱体的制备52
• 4.2.2.2 多孔 β-NiS微米球的合成52-53
• 4.2.3 表征方法以电化学测试方法53
• 4.3 结果与讨论53-61
• 4.3.1 Ni-T前驱体的SEM和XRD表征53-54
• 4.3.2 Ni-S-T微米球的SEM和XRD表征54-57
• 4.3.3 Ni-S-160 ℃材料的比表面积和孔径分布57-58
• 4.3.4 Ni-S-160 ℃材料的电化学测试58-61
• 4.4 本章总结61-62
• 第五章 结论62-64
• 参考文献64-76
• 致谢76

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本文编号：1033984