TiCN/C电极材料的制备及超电容特性研究
发布时间：2021-02-15 11:41
近年来,兼有传统电容器快速充放电特性和电池储能特性的超级电容器作为一种新型储能装置,由于可以解决传统储能电池的不足而造成的瓶颈,在众多领域具有广阔的应用前景。普遍认为,超级电容器的电化学性能受限于诸多因素,如电极材料、电解液隔膜和封装技术等,其中电极材料的种类、组成及结构对超级电容器的电化学性能起着决定性作用。在目前研究报道的各种材料中,TiCN/C及其复合材料被认为是具有高功率密度性能的超级电容器电极材料之一。然而,通常TiCN/C及其复合材料的合成往往需要苛刻的工艺条件（高温,>1000°C）和复杂的工艺步骤,限制了其大规模制备和应用可能。本文尝试在相对温和的工艺条件下将二氧化钛纳米管直接碳氮化制备得到碳氮化钛（TiCN）材料,研究了其物理化学性能及电容特性,并在此基础上成功制备了性能优异的柔性超级电容器,证明了该材料的实用性,为超级电容器电极材料的制备提供了新思路和数据参考。主要的研究内容包括:1.在相对较低的温度条件下（900℃）,将二氧化钛纳米管直接固态碳氮化,一步制备得到TiCN材料,深入研究了该材料作为超级电容器电极材料的物化特性及电容特性。结果表明:样品具有高导电...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验流程示意图
图 3-2 900℃和 2h 条件下，煅烧产物 XRD 图Fig.3-2 XRD pattern图 3-2 所示，X 射线衍射图显示为 TiCN 材料的衍射峰，通示了（111），（200），（220），（311）和（222）的五个清晰NaCl 的结构（FM-3M）的典型 FCC 结构。°C 的宽峰可以指定为碳相，其应该具有更尖锐的峰。然而那么明显，表明碳含量较低。在本研究中，盐酸胍的周围够的 C 和 N 源，导致形成富含 C 的 TICN 混相。描电镜分析
图 3-3 水热后的二氧化钛纳米管及煅烧后制备的样品 SEM 图(a).(b).水热后的二氧化钛纳米管; (c).(d).900 度煅烧产物;Fig.3-3 SEM of titanium dioxide nanotubes heated by water and diagram of samples prepared aftercalcination(a).(b). Titanium dioxide nanotubes heated by water; (c).(d).900 degree calcined product如图 3-3 所示，制备的二氧化钛纳米管呈现管束状结构，直径分布大约在50-100nm，长度为 500-1000nm 的纳米管。使用二氧化钛纳米管作为前体的益处在于它可以为碳氮化提供更多反应性位点。在碳氮共渗过程中，盐酸胍充当碳和氮化物源，产生一定量的气体以形成多孔结构。纳米管束与来自盐酸胍的残余碳一起分解，以产生开放且多孔的“巢”形结构。后续酸洗过程将消除杂质，例如残留的二氧化钛和钠离子，确保样品的相对纯的相。此外，在反应过程中会产生表面基团。多孔“巢”结构将有利于促进电解质渗透，作为高效快速反应的有效离子储存容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]δ-MnO2纳米片的制备、表征及电化学性能[J]. 陈翔,燕绍九,王楠,彭思侃,王晨,吴广明,戴圣龙. 材料工程. 2019(02)
[2]喷墨打印碳量子点/氧化石墨烯混合墨水制备纸基全固态柔性超级电容器（英文）[J]. 刘杰,叶江林,潘飞,王向阳,朱彦武. Science China Materials. 2019(04)
[3]电解质离子尺寸对超级电容器电化学性能的影响[J]. 武长城,吴宝军,段建,时志强. 天津工业大学学报. 2019(01)
[4]10英寸超大尺寸复合纳米薄膜用于耐温柔性超级电容器（英文）[J]. 臧晓蓓,后羿,王腾,张儒静,康飞宇,朱宏伟. Science China Materials. 2019(07)
[5]石墨烯/碳纳米管的制备及其超级电容性能[J]. 高海丽,肖克,梁会会,陈庆玲,李云棚. 电源技术. 2019(02)
[6]储能在光伏发电系统中的应用[J]. 李鹏辉,陈建林,凌永志,关成龙,刘宙. 电源技术. 2019(02)
[7]超级电容器容量寿命预测模型研究[J]. 许雪成,刘恒洲,卢向军,赵洋. 电源技术. 2019(02)
[8]柔性超级电容器电极材料研究进展[J]. 宋利黎,韩颖慧,李玉娟,李乐,刘云鹏. 电源技术. 2019(02)
[9]超级电容器的电极材料的研究进展[J]. 胡勤政,王英学,曹宏伟. 当代化工研究. 2019(02)
[10]基于混合粒子群优化的混合储能直流电源系统[J]. 赵昕昕,夏向阳,曾小勇,李新海,杨明圣,黄智,王志兴. 中国电力. 2019(05)
硕士论文
[1]自支撑钴酸锰复合材料的构筑及储能研究[D]. 吕亚梅.河北工程大学 2018
本文编号：3034782
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验流程示意图
图 3-2 900℃和 2h 条件下，煅烧产物 XRD 图Fig.3-2 XRD pattern图 3-2 所示，X 射线衍射图显示为 TiCN 材料的衍射峰，通示了（111），（200），（220），（311）和（222）的五个清晰NaCl 的结构（FM-3M）的典型 FCC 结构。°C 的宽峰可以指定为碳相，其应该具有更尖锐的峰。然而那么明显，表明碳含量较低。在本研究中，盐酸胍的周围够的 C 和 N 源，导致形成富含 C 的 TICN 混相。描电镜分析
图 3-3 水热后的二氧化钛纳米管及煅烧后制备的样品 SEM 图(a).(b).水热后的二氧化钛纳米管; (c).(d).900 度煅烧产物;Fig.3-3 SEM of titanium dioxide nanotubes heated by water and diagram of samples prepared aftercalcination(a).(b). Titanium dioxide nanotubes heated by water; (c).(d).900 degree calcined product如图 3-3 所示，制备的二氧化钛纳米管呈现管束状结构，直径分布大约在50-100nm，长度为 500-1000nm 的纳米管。使用二氧化钛纳米管作为前体的益处在于它可以为碳氮化提供更多反应性位点。在碳氮共渗过程中，盐酸胍充当碳和氮化物源，产生一定量的气体以形成多孔结构。纳米管束与来自盐酸胍的残余碳一起分解，以产生开放且多孔的“巢”形结构。后续酸洗过程将消除杂质，例如残留的二氧化钛和钠离子，确保样品的相对纯的相。此外，在反应过程中会产生表面基团。多孔“巢”结构将有利于促进电解质渗透，作为高效快速反应的有效离子储存容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]δ-MnO2纳米片的制备、表征及电化学性能[J]. 陈翔,燕绍九,王楠,彭思侃,王晨,吴广明,戴圣龙. 材料工程. 2019(02)
[2]喷墨打印碳量子点/氧化石墨烯混合墨水制备纸基全固态柔性超级电容器（英文）[J]. 刘杰,叶江林,潘飞,王向阳,朱彦武. Science China Materials. 2019(04)
[3]电解质离子尺寸对超级电容器电化学性能的影响[J]. 武长城,吴宝军,段建,时志强. 天津工业大学学报. 2019(01)
[4]10英寸超大尺寸复合纳米薄膜用于耐温柔性超级电容器（英文）[J]. 臧晓蓓,后羿,王腾,张儒静,康飞宇,朱宏伟. Science China Materials. 2019(07)
[5]石墨烯/碳纳米管的制备及其超级电容性能[J]. 高海丽,肖克,梁会会,陈庆玲,李云棚. 电源技术. 2019(02)
[6]储能在光伏发电系统中的应用[J]. 李鹏辉,陈建林,凌永志,关成龙,刘宙. 电源技术. 2019(02)
[7]超级电容器容量寿命预测模型研究[J]. 许雪成,刘恒洲,卢向军,赵洋. 电源技术. 2019(02)
[8]柔性超级电容器电极材料研究进展[J]. 宋利黎,韩颖慧,李玉娟,李乐,刘云鹏. 电源技术. 2019(02)
[9]超级电容器的电极材料的研究进展[J]. 胡勤政,王英学,曹宏伟. 当代化工研究. 2019(02)
[10]基于混合粒子群优化的混合储能直流电源系统[J]. 赵昕昕,夏向阳,曾小勇,李新海,杨明圣,黄智,王志兴. 中国电力. 2019(05)
硕士论文
[1]自支撑钴酸锰复合材料的构筑及储能研究[D]. 吕亚梅.河北工程大学 2018
本文编号：3034782
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