2D MOF基复合材料的设计、制备及电容性能研究

发布时间：2024-02-03 02:48

　　金属有机框架(MOF)作为一种具有大比表面积、高孔隙率、低成本的新型材料,近年来已被广泛应用于超级电容器中。然而MOF的低导电性和不完全暴露的活性位点一定程度上限制了其电化学性能,因此寻找一种方法能够克服这两种缺点从而进一步提升MOF的电化学性能变得至关重要。通常提高MOF材料电化学性能的方法有三种,第一种方法是合成具有超薄二维结构的MOF纳米片,其纳米厚度和高孔隙率能够加快离子和电子传递,并且这种MOF的二维表面能够暴露出更多的金属原子,可作为不饱和的电化学活性位点,有利于发生氧化还原反应;第二种方法是利用MOF自身的多孔性将其作为模板并转变为各种多孔金属化合物,使得氧化还原反应发生在材料的表面和近表面,增加参与电化学反应的电荷数;第三种方法是添加不同的导电材料,来提高复合后材料的电导率。本文分别根据以上三种方法,设计出了三种结构的MOF复合材料,具体内容如下:1、在一维的聚吡咯管(PNTs)上原位生长镍钴双金属有机框架(NiCo-MOF)纳米片,成功制备出NiCo-MOF@PNTs复合物。并通过控制PNTs的加入量,研究NiCo-MOF@PNTs性能的变化。结果表明,当添加的PNT...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景和研究背景
    1.2 超级电容器的概述和分类
    1.3 超级电容器的电极材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 导电聚合物
        1.3.3 过渡金属化合物
    1.4 金属有机框架
        1.4.1 金属有机框架简介
        1.4.2 金属有机框架在超级电容器中的应用
        1.4.3 超薄二维金属有机框架在超级电容器中的优势
        1.4.4 MOF基复合材料在超级电容器中的应用
    1.5 本论文的研究意义及主要工作
第二章 实验原理与方法
    2.1 实验仪器与药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
        2.1.3 电极材料的主要辅助材料
    2.2 电极材料的结构和形貌表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.2.2 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.2.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.2.5 傅里叶红外光谱分析(FTIR)
        2.2.6 氮气脱附吸附等温线分析(BET)和孔径分析(BJH)
    2.3 电极材料的电化学性能测试
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 非对称超级电容器(ASC)的组装
        2.3.3 电化学测试方法
第三章 NiCo-MOF@PNTs纳米材料的制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 合成PNTs
        3.2.2 合成NiCo-MOF@PNTs
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌与结构分析
        3.3.2 电化学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 超薄NiCo-MOF/Ti3C2Tx复合纳米片用于超级电容电极材料及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 合成Ti3C2Tx
        4.2.2 合成NiCo-MOF/Ti3C2TX
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌与结构分析
        4.3.2 电化学性能分析
    4.4 本章小结
第五章 自支撑Co-ZIF衍生的多孔NiCo-LDH纳米片/N掺杂碳泡沫用于高性能混合超级电容器
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 合成NCF
        5.2.2 合成Co-ZIF@NCF
        5.2.3 合成NiCo-LDH@NCF
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 形貌与结构分析
        5.3.2 电化学性能分析
    5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读硕士学位之间发表的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：3893583