杂原子掺杂树脂基炭及其复合材料的制备与电容性能研究

发布时间：2022-08-12 15:17

　　超级电容器是一种新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点,受到人们的广泛关注。电极材料是新型超级电容器的关键组成部分,而碳材料是最受科研人员青睐的电极材料。在各种各样的碳材料中,树脂基炭材料是作为电极材料的优良选项。树脂材料——树脂基炭材料的前驱体——微观形貌可控,可据此设计树脂基炭材料的特殊形貌;树脂材料是杂原子的良好载体,碳化过程中即可完成掺杂,改善树脂基炭电极材料的电化学性能。硫脲和甲醛是常见的工业原料,二者在酸催化下缩聚形成硫脲醛树脂（TF）,其分子链中含有大量N、S原子,为实现树脂基炭材料的掺杂提供了先天的条件。硫脲醛树脂基炭材料（CTF）含有大量的N、S杂原子,N、S之间的协同作用有利于降低碳材料的表面疏水性,并能够与电解液发生氧化还原反应产生赝电容,适合作为超级电容器电极材料。然而,硫脲醛树脂脆弱的热稳定性,导致碳化后的N、S共掺杂树脂基炭电极材料并未达到理想中的电化学性能。本论文进行了以下三方面的研究,探讨如何强化硫脲醛树脂基炭电极材料的电化学性能:以硫脲醛树脂作为前驱体,调控原料的摩尔比、反应温度、反应时间以及催化剂用量,通过水热法合成硫脲醛树脂（... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 电化学双电层电容器
        1.2.2 赝电容电容器
        1.2.3 混合型电化学电容器
    1.3 超级电容器电极材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 导电聚合物
        1.3.3 过渡金属氧化物
    1.4 课题的研究意义与研究内容
第2章 水热硫脲醛树脂基炭电极材料的制备及电容性能研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 主要实验仪器
        2.1.3 实验过程
        2.1.4 材料的结构及性能表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 电极材料的电容性能与形貌特征
        2.2.2 电极材料的结构分析
        2.2.3 电极材料的电化学性能分析
    2.3 本章小结
第3章 聚吡咯/硫脲醛树脂基炭电极材料的制备及电容性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 主要实验试剂
        3.1.2 主要实验仪器
        3.1.3 实验过程
        3.1.4 材料的结构及性能表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 CTF和CTF/PPy的形貌分析
        3.2.2 CTF和CTF/PPy的结构分析
        3.2.3 CTF和CTF/PPy的电化学性能分析
    3.3 本章小结
第4章 锰的氧化物/树脂基炭复合电极材料的制备及电容性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 主要实验试剂
        4.1.2 主要实验仪器
        4.1.3 实验过程
        4.1.4 材料的结构及性能表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 电极材料的形貌特征
        4.2.2 电极材料的结构特征
        4.2.3 电极材料的电化学性能表征
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 创新点
    5.3 前景展望
参考文献
致谢
在学期间主要科研成果
    一、发表学术论文
    二、其它科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米结构过渡金属氮化物用于电化学储能器件[J]. 常月琪,董杉木,周新红,崔光磊.  硅酸盐学报. 2016(08)



本文编号：3676112