泡沫铜基氢氧化铜/氧化铜超级电容器电极材料的制备与性能研究

发布时间：2021-01-03 19:26

　　近年来随着全球经济的迅猛发展,人类社会对能源的依赖和需求不断提高,伴随着化石能源的大量开采与消耗,日益严重的环境和生态问题使得开发和利用清洁可再生能源以及新型能源存储装置的研究在全世界范围引起广泛关注。超级电容器被美国能源部列为与电池同样重要的未来能源存储装置之一,因其具有超长的使用寿命、高功率密度、大电流充放特性以及高安全性等特点被广泛应用于混合动力汽车、新能源收集转换、大功率工程机械和移动电子设备等领域。根据储能机理超级电容器可以分为两种类型,即双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器是通过在电极与电解液之间的界面上进行的电荷吸附-脱附过程实现能量的存储;而赝电容电容器则主要是利用电解液中离子与电极材料之间发生的快速可逆的法拉第反应进行能量的存储。因为存储机制的不同,在相同条件下赝电容的比电容值可以达到双电层电容值的数十倍,因此赝电容电极材料如导电聚合物材料和金属氧化物/氢氧化物受到广泛的关注与研究。但赝电容电极材料的倍率性能与循环耐久性较双电层电极材料（如碳基电极材料）相比较差,因此寻找价格低廉、环境友好且电化学性能优秀的赝电容电极材料成为目前学术界研究的热点。本文以低成本的Cu... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

处于(a)充电和(b)放电状态下的双电层电容器储能机理示意图

1.7 典型的双电层超级电容器碳基材料的(a)循环伏安曲线及(b)恒电流充放曲线[38]Fig.1.7 (a) The cyclic voltammetry curves and (b) galvanostaticcharging/discharging curves of typical carbon based supercapacitor electromaterials.

图 2.1 三维介孔 Cu(OH)2纳米棒电极的制备过程示意图Fig. 2.1 The illustration of the fabrication process of 3D mesoporous Cu(OH)2nanorods electrode.如图 2.1 所示，三维介孔 Cu(OH)2纳米棒电极仅通过简单的冰水浴条件下一步表面氧化法即可制得。在碱性条件中及氧化剂(NH4)2S2O8的作用下，泡沫铜表面的 Cu 被氧化并向反应溶液中释放出 Cu2+离子，同时(NH4)2S2O8在反应中被还原释放出NH3会促使介孔结构的形成，[8]释放出的Cu2+离子被反应溶液中的OH-离子捕获并在泡沫铜基底表面形成 Cu(OH)2微核；在 OH-离子浓度>1 M 的反应条件下，Cu(OH)2纳米棒可以持续不断的生长。[28]整个表面氧化反过程可以通过以下反应式 2.1 来说明： + + ( ) → ( ) + + ↑ + ( . )

【参考文献】：
期刊论文
[1]Co3O4纳米片的制备及其电化学电容性能[J]. 张防,郝亮,傅清宾,张校刚.  无机化学学报. 2010(05)



本文编号：2955357