柔性镍钴基和铁基电极材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-06-05 10:47
超级电容器作为新一代储能器件,具有高功率密度,快速充放电的能力,然而能量密度偏低严重制约了其在实际中的应用。提高超级电容器的能量密度的主要方法是制备具有高比容量的电极材料和和提高电极材料的电位窗口。镍钴基金属氧化物通常具有较高的比容量,然而导电性差,稳定性不足,因此需要与高导电性的碳材料结合制备出兼具高稳定性和高容量的电极材料。离子液体电解液具有宽的电化学窗口,铁基金属氧化物/氢氧化物具有在离子液体电解液中工作的能力,因此制备出能够在离子液体中稳定工作的铁基金属氧化物/氢氧化物具有重要意义。本文的主要研究内容和结果如下:（1）以碳纳米纤维为柔性基底,通过不同的活化试剂进行表面改性处理,使用高锰酸钾改性处理的碳纳米纤维具有最好的亲水性效果。在经过水热和之后的退火处理后,碳纳米纤维上均匀负载了纳米片状的钴酸镍材料,并且保持良好的力学性能。电化学测试表明,钴酸镍/碳纳米纤维复合电极材料在1A/g的电流密度下具有1077.9 F/g的最高比电容,在5 A/g电流密度下经过3000次充放电测试后仍能保持95.6%的初始比容量。（2）以尿素和葡萄糖为原材料,通过两步煅烧,制备出高氮掺杂的多孔碳纳米...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的分类及储能原理
1.3 镍钴基电极材料在超级电容器中的应用
1.3.1 钴酸镍的结构和储能机理
1.3.2 钴酸镍作为电极材料的研究进展
1.4 铁基电极材料在超级电容器中的应用
1.5 课题主要研究内容
第2章 实验条件及表征方法
2.1 实验仪器及试剂
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的结构形貌表征
2.2.1 激光拉曼光谱仪(Raman)
2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 X射线衍射分析仪(XRD)
2.2.5 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.2.6 接触角测试
2.3 材料的电化学表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 恒电流充放电测试
2.3.3 交流阻抗测试
第3章 钴酸镍/碳纳米纤维复合电极材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 碳纳米纤维的活化处理
3.2.2 钴酸镍/碳纳米纤维复合电极的制备
3.2.3 电极及电解质的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料柔性测试
3.3.2 碳纳米纤维的亲水性测试
3.3.3 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料的物相和形貌表征
3.3.4 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料电化学性能分析
3.4 本章小结
第4章 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合电极的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 氮掺杂碳纳米片的制备
4.2.2 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片的制备
4.2.3 电极及电解质的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 氮掺杂碳纳米片的形貌及结构分析
4.3.2 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合材料的形貌及结构分析
4.3.3 氮掺杂碳的电化学性能分析
4.3.4 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合电极的电化学性能分析
4.4 本章小结
第5章 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片/碳纳米管复合柔性电极的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片的制备
5.2.2 碳纳米管的氧化处理
5.2.3 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片/碳纳米管柔性膜的制备
5.2.4 电极及电解质的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 氧化处理的MWCNTs的形貌及结构分析
5.3.2 FeOOH/NC-CNT柔性膜的形貌及结构分析
5.3.3 FeOOH/NC-CNT柔性膜的电化学性能分析
5.3.4 非对称器件的电化学性能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间论文发表情况
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于复合纳米材料的超级电容器的设计、制备和电化学性能研究[D]. 张诚.南京大学 2018
[2]功能化碳材料的制备及其在超级电容器中的应用[D]. 李婷婷.华中农业大学 2015
[3]多孔碳的结构设计及其电化学储能性能研究[D]. 侯建华.北京理工大学 2015
[4]过渡金属氧化物与碳复合电极的设计组装及其超级电容器性能研究[D]. 龙从来.哈尔滨工程大学 2015
[5]石墨烯基超级电容器：电极材料制备及储能机理研究[D]. 谢小英.天津大学 2014
硕士论文
[1]氮/硫掺杂多孔碳超级电容器电极材料制备及其应用研究[D]. 陈文照.东华大学 2016
[2]基于三维网络结构的石墨烯基柔性超级电容器电极的制备与性能研究[D]. 刘奇.东华大学 2016
本文编号：3212020
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器的结构
1.2.2 超级电容器的分类及储能原理
1.3 镍钴基电极材料在超级电容器中的应用
1.3.1 钴酸镍的结构和储能机理
1.3.2 钴酸镍作为电极材料的研究进展
1.4 铁基电极材料在超级电容器中的应用
1.5 课题主要研究内容
第2章 实验条件及表征方法
2.1 实验仪器及试剂
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的结构形貌表征
2.2.1 激光拉曼光谱仪(Raman)
2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 X射线衍射分析仪(XRD)
2.2.5 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.2.6 接触角测试
2.3 材料的电化学表征
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 恒电流充放电测试
2.3.3 交流阻抗测试
第3章 钴酸镍/碳纳米纤维复合电极材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 碳纳米纤维的活化处理
3.2.2 钴酸镍/碳纳米纤维复合电极的制备
3.2.3 电极及电解质的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料柔性测试
3.3.2 碳纳米纤维的亲水性测试
3.3.3 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料的物相和形貌表征
3.3.4 钴酸镍/碳纳米纤维复合材料电化学性能分析
3.4 本章小结
第4章 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合电极的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 氮掺杂碳纳米片的制备
4.2.2 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片的制备
4.2.3 电极及电解质的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 氮掺杂碳纳米片的形貌及结构分析
4.3.2 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合材料的形貌及结构分析
4.3.3 氮掺杂碳的电化学性能分析
4.3.4 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片复合电极的电化学性能分析
4.4 本章小结
第5章 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片/碳纳米管复合柔性电极的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片的制备
5.2.2 碳纳米管的氧化处理
5.2.3 羟基氧化铁/氮掺杂碳纳米片/碳纳米管柔性膜的制备
5.2.4 电极及电解质的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 氧化处理的MWCNTs的形貌及结构分析
5.3.2 FeOOH/NC-CNT柔性膜的形貌及结构分析
5.3.3 FeOOH/NC-CNT柔性膜的电化学性能分析
5.3.4 非对称器件的电化学性能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间论文发表情况
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于复合纳米材料的超级电容器的设计、制备和电化学性能研究[D]. 张诚.南京大学 2018
[2]功能化碳材料的制备及其在超级电容器中的应用[D]. 李婷婷.华中农业大学 2015
[3]多孔碳的结构设计及其电化学储能性能研究[D]. 侯建华.北京理工大学 2015
[4]过渡金属氧化物与碳复合电极的设计组装及其超级电容器性能研究[D]. 龙从来.哈尔滨工程大学 2015
[5]石墨烯基超级电容器：电极材料制备及储能机理研究[D]. 谢小英.天津大学 2014
硕士论文
[1]氮/硫掺杂多孔碳超级电容器电极材料制备及其应用研究[D]. 陈文照.东华大学 2016
[2]基于三维网络结构的石墨烯基柔性超级电容器电极的制备与性能研究[D]. 刘奇.东华大学 2016
本文编号：3212020
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