多酸基配位聚合物超级电容器电极材料的制备及性能研究
发布时间：2021-11-04 18:24
超级电容器由于具备功率密度高、循环寿命长、使用温度范围宽、以及价格低廉等优势,已成为一种备受关注的新型绿色储能装置。但目前,在能量密度和循环稳定性方面仍有许多不足,需要进一步改善和提高,其中能量密度偏低,极大地限制了其实际应用。根据能量密度计算公式,能量密度与电容及工作电势窗口成正比。因此,选择电容高的赝电容材料,构建大工作电势窗口的非对称超级电容器（Asymmetric supercapacitor,简称ASC）以提高能量密度。目前ASC的负极一般仅使用低电容的碳材料,严重制约着ASC能量密度的提高。综上所述,研究开发一种高性能的赝电容负极材料,对于提高超级电容器的能量密度具有重大意义。多酸基配位聚合物材料（Polyoxometalate-based coordination polymers,简称POM-based CPs）是一种兼具负电势窗口与高比电容的赝电容材料,可以作为超级电容器负极材料,本文设计制备十一种未见报道的新型多酸基配位聚合物,利用单晶X射线衍射、粉末X射线衍射以及扫描电子显微镜等仪器分别对化合物1-11进行了表征。进一步将它们修饰到电极上,研究了其超级电容器性能,...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及其理论与实际意义
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的发展史
1.2.2 超级电容器的原理及分类
1.2.3 超级电容器的现状及应用
1.3 超级电容器电极材料研究现状
1.3.1 双电层电极材料
1.3.2 赝电容电极材料
1.3.3 混合型电极材料
1.4 多酸材料
1.4.1 多酸的简介
1.4.2 多酸的特点及应用
1.4.3 多酸基配位聚合物材料
1.5 多酸在超级电容器领域的应用
1.5.1 多酸基电极材料的分类
1.5.2 多酸-碳基复合电极材料
1.5.3 多酸-导电聚合物复合电极材料
1.6 课题来源及主要研究内容
第2章 新型POM-BasedCPs材料的合成及其修饰电极的制备
2.1 实验药品与仪器
2.2 化合物1-11的制备
2.3 玻碳电极的制备
2.4 非对称超级电容器器件的制备
2.5 电化学性能测试
2.5.1 循环伏安法
2.5.2 恒电流充放电法
2.5.3 交流阻抗谱
2.6 本章小结
第3章 Keggin型POM-BasedCPs超级电容器性能研究
3.1 引言
3.2 化合物1-5的表征
3.2.1 化合物1-5的结构
3.2.2 化合物1-5的红外光谱与PXRD
3.2.3 化合物1-5的SEM与EDS
3.3 化合物1-5的超级电容器性能研究
3.3.1 化合物1与2的储电性能
3.3.2 化合物3与4的储电性能
3.3.3 化合物5的储电性能
3.4 本章小结
第4章 Dawson型POM-BasedCPs超级电容器性能研究
4.1 引言
4.2 化合物6与7的表征
4.2.1 化合物6与7的结构
4.2.2 化合物6与7的红外光谱及PXRD
4.2.3 化合物6与7的SEM及EDS
4.3 化合物6与7的超级电容器性能研究
4.3.1 化合物6与7的储电性能
4.3.2 化合物6与7的循环稳定性能
4.4 化合物6的电催化性能
4.4.1 电催化性能测试
4.4.2 电催化性能研究
4.5 本章小结
第5章 高连接三维结构POM-BasedCPs超级电容器性能研究
5.1 引言
5.2 化合物8与9的表征
5.2.1 化合物8与9的结构
5.2.2 化合物8与9的红外光谱和PXRD
5.2.3 化合物8与9的SEM和EDS
5.3 化合物8与9的超级电容器性能研究
5.3.1 三电极系统下的储电性能
5.3.2 双电极系统下的储电性能
5.3.3 化合物8与9的循环稳定性能
5.4 本章小结
第6章 Keggin型POM-BasedCPs负极材料及其超级电容器的构建
6.1 引言
6.2 化合物10与11的表征
6.2.1 化合物10与11的结构
6.2.2 化合物10与11的红外光谱及PXRD
6.2.3 化合物10与11的SEM和EDS
6.3 化合物10与11的超级电容器性能
6.3.1 化合物10与11修饰玻碳电极的储电性能
6.3.2 化合物11的质子传导性能
6.3.3 化合物11修饰碳纸电极的储电性能
6.3.4 非对称超级电容器器件的性能
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3476242
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及其理论与实际意义
1.2 超级电容器
1.2.1 超级电容器的发展史
1.2.2 超级电容器的原理及分类
1.2.3 超级电容器的现状及应用
1.3 超级电容器电极材料研究现状
1.3.1 双电层电极材料
1.3.2 赝电容电极材料
1.3.3 混合型电极材料
1.4 多酸材料
1.4.1 多酸的简介
1.4.2 多酸的特点及应用
1.4.3 多酸基配位聚合物材料
1.5 多酸在超级电容器领域的应用
1.5.1 多酸基电极材料的分类
1.5.2 多酸-碳基复合电极材料
1.5.3 多酸-导电聚合物复合电极材料
1.6 课题来源及主要研究内容
第2章 新型POM-BasedCPs材料的合成及其修饰电极的制备
2.1 实验药品与仪器
2.2 化合物1-11的制备
2.3 玻碳电极的制备
2.4 非对称超级电容器器件的制备
2.5 电化学性能测试
2.5.1 循环伏安法
2.5.2 恒电流充放电法
2.5.3 交流阻抗谱
2.6 本章小结
第3章 Keggin型POM-BasedCPs超级电容器性能研究
3.1 引言
3.2 化合物1-5的表征
3.2.1 化合物1-5的结构
3.2.2 化合物1-5的红外光谱与PXRD
3.2.3 化合物1-5的SEM与EDS
3.3 化合物1-5的超级电容器性能研究
3.3.1 化合物1与2的储电性能
3.3.2 化合物3与4的储电性能
3.3.3 化合物5的储电性能
3.4 本章小结
第4章 Dawson型POM-BasedCPs超级电容器性能研究
4.1 引言
4.2 化合物6与7的表征
4.2.1 化合物6与7的结构
4.2.2 化合物6与7的红外光谱及PXRD
4.2.3 化合物6与7的SEM及EDS
4.3 化合物6与7的超级电容器性能研究
4.3.1 化合物6与7的储电性能
4.3.2 化合物6与7的循环稳定性能
4.4 化合物6的电催化性能
4.4.1 电催化性能测试
4.4.2 电催化性能研究
4.5 本章小结
第5章 高连接三维结构POM-BasedCPs超级电容器性能研究
5.1 引言
5.2 化合物8与9的表征
5.2.1 化合物8与9的结构
5.2.2 化合物8与9的红外光谱和PXRD
5.2.3 化合物8与9的SEM和EDS
5.3 化合物8与9的超级电容器性能研究
5.3.1 三电极系统下的储电性能
5.3.2 双电极系统下的储电性能
5.3.3 化合物8与9的循环稳定性能
5.4 本章小结
第6章 Keggin型POM-BasedCPs负极材料及其超级电容器的构建
6.1 引言
6.2 化合物10与11的表征
6.2.1 化合物10与11的结构
6.2.2 化合物10与11的红外光谱及PXRD
6.2.3 化合物10与11的SEM和EDS
6.3 化合物10与11的超级电容器性能
6.3.1 化合物10与11修饰玻碳电极的储电性能
6.3.2 化合物11的质子传导性能
6.3.3 化合物11修饰碳纸电极的储电性能
6.3.4 非对称超级电容器器件的性能
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3476242
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