含多种杂原子的层次孔网络材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2021-04-19 14:49

　　随着化石能源的不断消耗和温室效应的日益严重,新型清洁可再生能源的开发已迫在眉睫。但由于风能、太阳能和生物能等清洁能源受环境影响严重,需要开发高效的清洁能源储存与转换装置。因此,环境友好、功率密度高、循环寿命长的超级电容器受到的人们的广泛关注。碳基材料因具有比表面积大、化学和电化学性质稳定、导电性佳、活性位点丰富等特点被认为是理想的超级电容器电极材料之一。但是,传统的电极材料制备方法无法对材料的孔结构,杂原子种类和含量等进行精确调控。本文利用简单高效的主客体掺杂方式,引入N、O、P、F等杂原子,可极大改善材料的电化学性能。此外,从分子设计出发,以共价键的方式将N、O杂原子引入到多孔网络材料中,并优化聚合工艺,对材料的孔结构和杂原子含量进行有效调控,进而探索微观结构对宏观电化学性能的影响。具体研究内容如下:（1）从分子设计出发,合成单体4,4′-（4-oxophthalazine-1,3（4 H）-diyl）dibenzonitrile（OPDN）,通过离子热聚合法（600℃）,将N、O杂原子以共价键方式引入到聚合物材料中,制得N、O杂原子均匀分布的多孔网络（Multi-heteroato... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文献综述
    1.1 超级电容器简介
    1.2 超级电容器分类
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 法拉第电容器
        1.2.3 混合型电容器
    1.3 材料性质对电化学性能的影响
        1.3.1 比表面积
        1.3.2 孔径分布
        1.3.3 表面官能团
    1.4 双电层电容器电极材料
        1.4.1 活性炭
        1.4.2 模板法炭
        1.4.3 碳纳米管
        1.4.4 石墨烯
        1.4.5 活性炭纤维
    1.5 本论文选题依据及研究内容
2 实验部分
    2.1 实验试剂及原料
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 表征手段
        2.3.1 傅里叶变换红外光谱法（FT-IR）
        2.3.2 热失重分析法（TGA）
1H-NMR）">        2.3.3 核磁共振氢谱（¹H-NMR）
        2.3.4 元素分析（EA）
        2.3.5 氮气吸脱附（BET、DFT）
        2.3.6 扫描电子显微镜（SEM）
        2.3.7 透射电子显微镜（TEM）
        2.3.8 X射线衍射（XRD）
        2.3.9 X射线光电子能谱分析（XPS）
        2.3.10 接触角测试
    2.4 电性能测试及计算方法
        2.4.1 循环伏安测试（CV）
        2.4.2 恒流充放电测试（GC）
        2.4.3 交流阻抗测试（EIS）
    2.5 电极材料的制备
3 N,O,P,F共掺杂超级电容器电极材料的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 单体OPDN的合成
        3.2.2 多种杂原子掺杂的多孔网络材料MHCFs@600 的合成
        3.2.3 f-MHCFs@600 的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 单体OPDN的表征
        3.3.2 MHCFs@600和f-MHCFs@600 的表征
        3.3.3 f-MHCFs@600和MHCFs@600 的电化学性能研究
    3.4 本章小结
4 本征掺杂N、O杂原子的多孔网络结构在超级电容器中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 单体TIDN的合成
        4.2.2 p-TIDN的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 单体TIDN的表征
        4.3.2 p-TIDN的表征
        4.3.3 p-TIDN电极材料的电化学性能研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
论文情况
参与项目
致谢


【参考文献】：
硕士论文
[1]超级电容器用新型氮杂环多孔有机聚合物电极材料的研究[D]. 李林飞.大连理工大学 2017



本文编号：3147760