过渡金属氧化物的间接法合成和电性能研究

发布时间：2020-04-14 12:21

【摘要】：超级电容器由于能源利用率高,污染小是一种优秀的电存储设备,而电极材料的性质是开发超级电容器的关键。一些过渡金属氧化物在自然界中储量丰富、价格低廉,具有较宽的工作电位及良好的电化学储能性能,受到了广大科研工作者的青睐。石墨烯是一种具有二维结构的材料,具有很大的比表面积以及良好的导电性。过渡金属氧化物与石墨烯复合后,可以增大过渡金属氧化物的比表面积,提高导电率。本论文主要研究过渡金属氧化物的间接法合成和其电化学性能研究,通过间接法在一定程度上可控制产物形貌。利用间接法制备四氧化三钴、一氧化钴、四氧化三锰-一氧化锰混合氧化物这三种过渡金属氧化物材料。将制备的过渡金属氧化物与还原氧化石墨烯以不同比例进行复合,制备出不同比例的复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射等手段对制备的过渡金属氧化物及复合材料的微观结构及化学成分进行了表征。通过循环伏安和恒电流充放电方法对其电化学性能进行测试。结果表明,当还原氧化石墨烯的加入质量是过渡金属氧化物质量的5%时,四氧化三钴/还原氧化石墨烯复合材料在0.5 A g~(-1)的电流密度下,其比电容量可以达到168 F g~(-1),且在经过1000次充放电之后,其比电容量可以达到初始电容的106%;将该复合材料组装成了锂电池,在200次循环后可逆容量保持在0.409 A h g~(-1)。一氧化钴/石墨烯与四氧化三锰-一氧化锰/石墨烯复合材料均具有较好的稳定性。实验结果制备的复合材料具备一定的的电存储性能和较高的循环稳定性。
【图文】：

长春理工大学硕士学位论文沉积过程也显著延迟了比电容量的饱和以及与集电器的分离。这里给出的结明了 2D 阵列聚苯乙烯/二氧化钌纳米球用作高效赝电容器电极的潜力。然而 RuO2的剧毒性，以及昂贵的价格，使人们对其研究减少。氧化钒是一种较好的电化学电极材料。Hu 等人[37]采用 V2O5纳米线作为，，以葡萄糖为壳源，通过简单的水热合成热处理工艺，合成了具有多孔结构比表面积的 V2O3@C 核-壳纳米棒。所制备的 V2O3@C 纳米棒由具有结晶 V2和无定形碳壳的核-壳结构组成（见图 1.1）。电化学测试（如图 1.2）表明2O3@C 核壳纳米棒比碳球和 V2O3纳米材料表现出更高的比电容量。由V2O3@-壳纳米棒和活性炭（V2O3@C//C）组装的不对称超级电容器器件显示出2O3//C 器件更高的比电容值（在 1 mA cm-2下为 0.219 F cm-2）。在 1000 次后，V2O3@C//C 器件的电容保持率为 86%，表明 V2O3@C 具有良好的循环且适用于超级电容器中。目前的研究结果表明，V2O3@C 核-壳纳米棒可被是高性能储能材料的潜在材料。

O3@C 核壳纳米棒比碳球和 V2O3纳米材料表现出更高的比电容量。由V2O3-壳纳米棒和活性炭（V2O3@C//C）组装的不对称超级电容器器件显示出O3//C 器件更高的比电容值（在 1 mA cm-2下为 0.219 F cm-2）。在 1000 次后，V2O3@C//C 器件的电容保持率为 86%，表明 V2O3@C 具有良好的循环且适用于超级电容器中。目前的研究结果表明，V2O3@C 核-壳纳米棒可被是高性能储能材料的潜在材料。图 1.1 V2O3@C 纳米棒合成示意图[37]
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB33;TM53

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