基于MOF衍生过渡金属氧化物/硫化物的高性能超级电容器的研发

发布时间：2023-03-23 04:37

　　超级电容器作为一种新型的能源存储设备,具有充放电速度快和功率密度高等多方面的优点而备受关注。然而,实际应用中超级电容器存在能量密度低和循环寿命差的问题,严重限制了其在实际中的应用。因此,通过研发优异性能的电极材料来提高其电化学性能是十分必要的。研究者们通过制备金属有机框架及其衍生物,利用其可调的化学成分、尺寸和内部结构的特点,可以显著提高电极材料的电化学性能。基于此,本论文围绕基于金属有机框架制备具有中空结构的NiCoO电极材料。为了进一步改善其导电性,通过硫化制备了NiCoS电极材料,并对其电化学性能进行了深入研究。主要研究工作如下:(1)制备了一种化学成分和结构可调的核壳结构,这种核壳结构能够增加参加氧化还原反应时所需要的活性位点,增大电极材料的比表面积,因此,提高了电极材料的比容量,解决了金属有机框架衍生物用于超级电容器时能量密度低的问题。此外,该核壳结构在进行氧化还原的过程中能充分释放产生的应力,解决了超级电容器实际循环寿命差的问题。我们以金属有机框架ZIF-67作为模板,利用肯达尔离子交换技术,成功制备出具有双金属核壳结构的电极材料。在1 A/g的电流密度下,核壳结构NiCo...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的发展历史及应用价值
    1.3 超级电容器国内外研究现状和存在问题
        1.3.1 超级电容器国内外研究进展
        1.3.2 超级电容器主要存在的问题
    1.4 超级电容器的简介
        1.4.1 超级电容器的结构与组成
        1.4.2 超级电容器的特点
    1.5 超级电容器的分类及存储机制
        1.5.1 双电层电容器
        1.5.2 赝电容电容器
        1.5.3 混合电容器
    1.6 超级电容器电极材料简介
        1.6.1 双电层电容器电极材料
        1.6.2 赝电容电极材料
    1.7 本论文的选题意义及主要内容
第二章 样品制备和测试方法介绍
    2.1 试剂与仪器
        2.1.1 试剂
        2.1.2 仪器设备
    2.2 样品制备方法
        2.2.1 离子交换法
    2.3 样品表征方法
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
    2.4 电化学性能测试方法
        2.4.1 循环伏安法
        2.4.2 恒电流充放电法
        2.4.3 电化学阻抗谱(EIS)
第三章 核壳结构NiCoO电极材料制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Co₃O₄和NiCoO电极材料的制备
        3.2.2 负极材料的制备
    3.3 结构表征与分析
        3.3.1 Co₃O₄和NiCoO电极材料的形貌和结构表征
        3.3.2 Co₃O₄和NiCoO电极材料的电化学性能测试
        3.3.3 负极材料电化学性能的测试
    3.4 本章小结
第四章 核壳结构NiCoS电极材料制备及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CoS₂和NiCoS电极材料的制备
        4.2.2 负极电极材料的制备
    4.3 结构表征与分析
        4.3.1 CoS₂和NiCoS电极材料的形貌和结构表征
        4.3.2 CoS₂和NiCoS电极材料电化学性能测试
        4.3.3 负极材料电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
在校期间研究成果
致谢



本文编号：3768295