多孔碳纳米材料的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2020-12-24 01:43

　　近几年,能源危机和环境问题已经得到了社会的广泛关注,设计具有高效率和环保性的能量储存装置变得越来越重要。在诸多储能方式中,超级电容器由于功率密度高、充放电速度快而受到了广泛关注。超级电容器的核心是电极材料,碳材料作为一种电极材料由于具有廉价的成本、良好的导电性以及良好的物理化学稳定性等优点而被应用于超级电容器中,并成为当前材料领域的热点之一。但是由于碳材料存在表面疏水、电容量低等诸多缺陷阻碍了其商业化的进程。因此,想要实现碳材料的商业化和多功能化,就必须充分利用碳材料的优点并且研发出具有优良电化学性能的碳材料。本文针对碳材料的上述缺点,将碳材料与导电聚合物聚苯胺掺杂、合成氮掺杂的碳纳米材料以及利用废弃胶乳海绵边角料来合成S、O掺杂的碳材料。用上述三种方法合成出了一系列具有独特形貌和优良电化学性能的多孔碳材料,并运用多种分析手段对多孔碳材料的结构与电化学性能进行了表征。包括以下三部分:（1）多孔碳纳米片/聚苯胺复合材料的制备及其在超级电容器中的应用。通过一种便宜、高效、简便的方法制备了三维互联多孔碳纳米片/聚苯胺纳米线（PC/Pani）并将其应用于超级电容器中。将聚苯胺（Pani）原位生... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２双电层超级电容器结构示意图Ｍ??１．２．２．２赝电容型超级电容器??

?物和导电聚合物（Ｐａｎｉ，ＰＰｙ等），利用电极材料表面及近表面的氧化还原反应过程，进??行电荷的存储和释放。第三类是离子嵌入型赝电容［３Ｇ＿３２ｉ。图１．３是三种不同类型的赝电??容机制［３３，３４１。??Ｕｎｄｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｒｅｄｏｘ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?；?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??Ｍ?＋ｘＣｚ＊?＋ｘｚｅ￣?■?Ｍ?！?Ｏｘ?＋?ｚＣ＊?＋ｚｅ＇?■＞－＊?ＲｅｄＣ？?ＭＡｙ?＋?ｘＬｉ＊?＋?ｘｅ￣?ＬｉｘＭＡｙ??ＥＪｅｃｔｒｏｌｙｌｅ?，?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?，?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｎｏｂｌｅ?＿ｌ?；?，?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ??ｆ?？?＊??５?。＿?５?丨．？?＠?５?？??〇?赢，?艺?？?？?１?〇?？??Ｉ?〇?：?Ｉ?〇ｅ？０?！??１?〇？?Ｉ?１：＾；＾?＊??Ｓ?９?？丨纟?＠?：?Ｓ?疆？？??赛??ｉ?？??Ａｂｓｏｉｂｅｄ?Ａｔｏｍｓ?｜?丨?Ｃａｔｉｏｎｓ?，?．＋?．??Ｉｏｎｓ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?＇〇ｎ??图１．３三种不同类型的赝电容机制??大部分赝电容器的比电容高于双电层电容器的比电容，相同体积下，双电层超级电容??器的能量密度要比赝电容器的能量密度小很多

?物和导电聚合物（Ｐａｎｉ，ＰＰｙ等），利用电极材料表面及近表面的氧化还原反应过程，进??行电荷的存储和释放。第三类是离子嵌入型赝电容［３Ｇ＿３２ｉ。图１．３是三种不同类型的赝电??容机制［３３，３４１。??Ｕｎｄｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｒｅｄｏｘ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?；?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??Ｍ?＋ｘＣｚ＊?＋ｘｚｅ￣?■?Ｍ?！?Ｏｘ?＋?ｚＣ＊?＋ｚｅ＇?■＞－＊?ＲｅｄＣ？?ＭＡｙ?＋?ｘＬｉ＊?＋?ｘｅ￣?ＬｉｘＭＡｙ??ＥＪｅｃｔｒｏｌｙｌｅ?，?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?，?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｎｏｂｌｅ?＿ｌ?；?，?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ??ｆ?？?＊??５?。＿?５?丨．？?＠?５?？??〇?赢，?艺?？?？?１?〇?？??Ｉ?〇?：?Ｉ?〇ｅ？０?！??１?〇？?Ｉ?１：＾；＾?＊??Ｓ?９?？丨纟?＠?：?Ｓ?疆？？??赛??ｉ?？??Ａｂｓｏｉｂｅｄ?Ａｔｏｍｓ?｜?丨?Ｃａｔｉｏｎｓ?，?．＋?．??Ｉｏｎｓ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?＇〇ｎ??图１．３三种不同类型的赝电容机制??大部分赝电容器的比电容高于双电层电容器的比电容，相同体积下，双电层超级电容??器的能量密度要比赝电容器的能量密度小很多


本文编号：2934735