电活性碳改性材料的电化学储能研究

发布时间：2021-12-17 11:58

　　超级电容器具有快速充放电、高功率密度、长循环寿命和高安全性等优点。电极材料是决定超级电容器综合性能优劣的关键因素。碳材料广泛用于超级电容器电极材料,基于离子脱吸附的双电层电容一直难以突破其较低能量密度的瓶颈。电活性碳材料的改性方法主要有两种:一是碳材料作为改性组分复合其他活性物质;二是碳材料本身进行掺杂改性。本论文主要围绕电活性碳改性材料的制备及其电化学性能开展了部分系统研究:一方面电导性碳量子点改性聚苯胺,通过碳量子点提升聚苯胺的比电容和循环稳定性。另一方面氮掺杂改性碳材料以及硼氮共掺杂改性碳材料,通过引入含氮、硼、氧官能团的赝电容提升碳材料比电容性能。本论文的主要研究内容如下:（1）碳量子点-聚苯胺复合物的制备及其电化学性能研究碳量子点改性聚苯胺:以碳纤维为基底,采用光辅助循环伏安电聚合法制备碳量子点-聚苯胺复合材料。研究表明,三维网格结构的聚苯胺纳米线生长于碳纤维基底的表面,同时碳量子点均匀分布于聚苯胺纳米线的表面和内部。碳量子点-聚苯胺复合物在1.0 A g^-1电流密度下的比电容高达738.3 F g^-1,而纯聚苯胺的比电容仅为432... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 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 超级电容器的特性
        1.2.3 超级电容器的机理和分类
    1.3 导电聚合物
        1.3.1 导电聚合物电极材料的概述
        1.3.2 聚苯胺
    1.4 碳基超级电容器的研究进展
        1.4.1 常见碳电极材料
        1.4.2 新型碳电极材料-碳量子点
        1.4.3 碳基电极材料的影响因素
        1.4.4 碳纳米管、石墨烯、介孔碳及其复合物的改性研究
    1.5 选题意义、研究思路以及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究目标与思路
        1.5.3 研究内容
    参考文献
第二章 碳量子点-聚苯胺复合物的制备及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂、材料与仪器
    2.3 碳量子点-聚苯胺复合材料的制备及形貌结构表征
        2.3.1 碳量子点-聚苯胺复合材料的制备
        2.3.2 碳量子点-聚苯胺复合材料的形貌结构表征
    2.4 碳量子点-聚苯胺复合物的电化学性质
        2.4.1 聚苯胺和碳量子点-聚苯胺的循环伏安和恒电流充放电测试比较
        2.4.2 聚苯胺和碳量子点-聚苯胺的电化学阻抗分析
        2.4.3 聚苯胺和碳量子点-聚苯胺的循环性能测试
        2.4.4 碳量子点-聚苯胺的倍率性能测试
        2.4.5 碳量子点-聚苯胺复合材料的功率密度和能量密度测试
    2.5 碳量子点-聚苯胺超级电容器的组装及性能表征
        2.5.1 碳量子点-聚苯胺超级电容器的组装
        2.5.2 碳量子点-聚苯胺超级电容器电化学性能测试
    2.6 本章小结
    参考文献
第三章 聚苯胺衍生氮掺杂碳纳米线材料的电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂、材料与仪器
    3.3 氮掺杂碳材料的制备及形貌结构表征
        3.3.1 氮掺杂碳材料的制备
        3.3.2 氮掺杂碳材料的形貌结构表征
    3.4 聚苯胺和氮掺杂碳电极材料的电化学性能研究
        3.4.1 聚苯胺和氮掺杂碳电极材料的循环伏安和恒电流充放电测试比较
        3.4.2 聚苯胺和氮掺杂碳电极材料的倍率性能测试
        3.4.3 聚苯胺和氮掺杂碳电极材料的循环性能测试
        3.4.4 氮掺杂碳电极材料的倍率性能测试
        3.4.5 氮掺杂碳电极材料的循环寿命测试
    3.5 氮掺杂碳/碳纸对称型超级电容器的组装及性能表征
        3.5.1 氮掺杂碳/碳纸超级电容器的组装
        3.5.2 氮掺杂碳/碳纸超级电容器的的电化学性能测试
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 多孔硼氮共掺杂碳材料的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂、材料与仪器
    4.3 多孔硼氮共掺杂碳材料的制备和形貌结构表征
        4.3.1 多孔硼氮共掺杂碳的制备
        4.3.2 多孔硼氮共掺杂碳材料形貌结构的表征
    4.4 多孔硼氮共掺杂碳/碳纸电极材料的电化学性能表征
        4.4.1 多孔硼氮共掺杂碳/碳纸电极材料的循环伏安和恒电流充放电测试..
        4.4.2 多孔硼氮共掺杂碳电极材料的倍率性能表征
        4.4.3 多孔硼氮共掺杂碳电极材料的交流阻抗表征
        4.4.4 多孔硼氮共掺杂碳电极材料的循环寿命表征
    4.5 多孔硼氮共掺杂碳/碳纸对称超级电容器的组装及性能表征
        4.5.1 多孔硼氮共掺杂碳/碳纸超级电容器的组装
        4.5.2 多孔硼氮共掺杂碳/碳纸超级电容器的电化学性能测试
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
攻读博士学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)
[2]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen.  National Science Review. 2015(01)
[3]低温合成樟脑磺酸掺杂聚苯胺微管的电化学电容行为[J]. 吕新美,吴全富,米红宇,张校刚.  物理化学学报. 2007(06)



本文编号：3540071