过渡金属氢氧化物、氧化物的合成及其电化学性能研究

发布时间：2017-10-10 23:10

  本文关键词：过渡金属氢氧化物、氧化物的合成及其电化学性能研究

  更多相关文章： 铝 氢氧化钴 氢氧化镍 碳 超级电容器

【摘要】：超级电容器拥有二次电池不可比拟的优势,它具有更高的功率密度、更快的充放电速度和更长的循环寿命,是一种实用,高效,环保的能量贮存设备。以氢氧化物为电极材料的超级电容器具有比容量高等许多优势,已经越来越受到广泛关注。本文通过液相沉淀法和固相法合成了铝掺杂氢氧化钴、钴镍双氢氧化物以及钴镍双氢氧化物/碳复合物为超级电容器电极材料。采用XRD、SEM等物理表征和循环伏安、恒电流循环充放电、交流阻抗等多种电化学测试来研究电极材料的性能。主要内容如下:利用液相沉淀法合成了不同掺杂比例的铝掺杂氢氧化钴,XRD测试表明该条件下合成的铝掺杂氢氧化钴为α-Co(OH)2,通过SEM可知Co0.83Al0.17(OH)2.13微粒的微观结构为片状,循环伏安测试表明合成的铝掺杂氢氧化钴电极具有良好的法拉第赝电容特性,恒流充放电测试可知在掺杂比为0.17时合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13电化学性能最好,在电流密度0.5A/g时,首次放电比容量达到607.5 F/g,1000次循环以后其放电容量仍然有512 F/g,放电容量保持率为84.3%,电极动力学研究表明其放电过程为扩散控制,交流阻抗测试表明掺杂比为0.17时合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13电极电荷传输电阻最小。采用固相法合成了不同掺杂比例的铝掺杂氢氧化钴,XRD测试表明未掺杂Al时合成的氢氧化钴为β-Co(OH)2,掺杂Al之后合成的氢氧化钴为α-Co(OH)2,通过SEM可知微粒的微观结构为颗粒状,粒径在100-200 nm之间,循环伏安测试表明合成的铝掺杂氢氧化钴电极具有良好的法拉第赝电容特性,恒流充放电测试表明在掺杂比为0.17时合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13电化学性能最好,在电流密度1A/g时,首次放电比容量达到417.5F/g,1000次循环以后其放电容量仍有410F/g,放电容量保持率为98.2%,库伦效率接近100%,电极动力学研究表明其放电过程为扩散控制,交流阻抗测试表明掺杂比为0.17时合成的Co0.83Al0.17(OH)2.13电荷传输电阻最小。采用固相法合成了不同钴镍比例的钴镍双氢氧化物及钴镍双氢氧化物/碳复合材料,XRD测试表明所制备的样品均为类水滑石型β相氢氧化物,SEM测试表明钴镍双氢氧化物主要呈颗粒状,颗粒尺寸在1~3μm之间,并出现了明显的团聚。加入适量碳后,样品则呈细小颗粒,且分散性较好,颗粒尺寸在100~300nm之间,仅出现少量团聚。循环伏安测试表明合成的钴镍双氢氧化物及钴镍双氢氧化物/碳复合电极具有良好的法拉第赝电容特性,恒电流充放电测试表明,随着镍含量的增加,Co-Ni双氢氧化物的比容量先增加后减小,Co0.6Ni0.4(OH)2的比容量最高,在电流密度0.5A/g时,其首次放电比容量达到956.3F/g,1000次循环以后容量为306.3F/g,容量保持率为32.7%,加入适量炭黑后,在电流密度0.5A/g时,首次放电比容量达到1010F/g,1000次循环以后容量为360F/g,容量保持率为35.5%,碳黑的加入能够在一定程度上增加钴镍双氢氧化物比容量,提高其循环稳定性,电极动力学研究表明Co0.6Ni0.4(OH)2和CNC1电极放电过程为扩散控制,交流阻抗测试表明CNC1电极的电荷传输电阻最小。
【关键词】：铝 氢氧化钴 氢氧化镍 碳 超级电容器
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O611.4;TM53
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 文献综述11-27
• 1.1 前言11-12
• 1.2 超级电容器的分类12-16
• 1.2.1 双电层电容器13-15
• 1.2.2 法拉第准电容电容器15-16
• 1.3 超级电容器电极材料16-23
• 1.3.1 碳材料16-19
• 1.3.2 导电聚合物19-20
• 1.3.3 过渡金属氧化物20-21
• 1.3.4 过渡过渡金属氢氧化物21-23
• 1.4 研究目的及意义23
• 1.5 论文研究内容23-27
• 第2章 实验测试原理及方法27-33
• 2.1 实验部分27-30
• 2.1.1 实验原材料27
• 2.1.2 实验设备27-28
• 2.1.3 实验原理28-29
• 2.1.4 电极的制备工艺29-30
• 2.2 材料的表征及电化学测试方法30-33
• 2.2.1 材料的结构和形貌分析31
• 2.2.2 超级电容器的测试方法和原理31-33
• 第3章 液相沉淀法合成AL掺杂CO(OH)2 的电化学性能研究33-43
• 3.1 实验部分33-34
• 3.1.1 样品的制备33
• 3.1.2 实验原理33-34
• 3.1.3 电极的制备34
• 3.2 结果与讨论34-42
• 3.2.1 XRD测试34-35
• 3.2.2 SEM测试35-36
• 3.2.3 循环伏安测试36-38
• 3.2.4 电极反应动力学38
• 3.2.5 恒电流充放电测试38-40
• 3.2.6 循环性能测试40-41
• 3.2.7 交流阻抗测试41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 固相法合成AL掺杂CO(OH)2 的电化学性能研究43-53
• 4.1 实验部分43-44
• 4.1.1 样品的制备43
• 4.1.2 实验原理43-44
• 4.1.3 电极的制备44
• 4.2 结果与讨论44-52
• 4.2.1 XRD测试44-45
• 4.2.2 SEM测试45-46
• 4.2.3 循环伏安测试46-47
• 4.2.4 电极反应动力学47-48
• 4.2.5 恒电流充放电测试48-49
• 4.2.6 循环性能测试49-51
• 4.2.7 交流阻抗测试51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 固相法合成钴镍双氢氧化物及钴镍双氢氧化物/碳复合材料及其电化学性能研究53-67
• 5.1 实验部分53-55
• 5.1.1 钴镍双氢氧化物的制备53
• 5.1.2 镍钴双氢氧化物/碳复合材料的制备53-54
• 5.1.3 实验原理54
• 5.1.4 电极的制备54-55
• 5.2 结果与讨论55-64
• 5.2.1 XRD测试55-56
• 5.2.2 SEM测试56
• 5.2.3 循环伏安测试56-58
• 5.2.4 电极反应动力学研究58-59
• 5.2.5 恒电流充放电测试59-61
• 5.2.6 循环性能测试61-63
• 5.2.7 交流阻抗测试63-64
• 5.3 本章小结64-67
• 第6章 结论67-69
• 参考文献69-77
• 致谢77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋显洪;殷龙志;陈振良;;重金属氢氧化物过滤的研究[J];医药工业;1987年04期

2 ;难溶金属氢氧化物溶度积的测定[J];南充师院学报(自然科学版);1980年01期

3 阿连金;赵顺仁;;用磁力处理强化工业废水中重金属氢氧化物的过滤过程[J];辽宁机械;1984年03期

4 宋显洪;殷龙志;陈振良;;重金属氢氧化物过滤方法的研究[J];水处理技术;1987年01期

5 William H.Cooper;方源福;;从碱金属氢氧化物中去除氯酸盐的方法[J];氯碱工业;1989年08期

6 ;用吸附剂,特别是金属氢氧化物提取和纯化植物成分以除去污染物[J];国外医药(植物药分册);1990年04期

7 ;重金属氢氧化物浮选的某些规律性[J];国外金属矿选矿;1992年10期

8 ;镍基金属氢氧化物粉[J];无机盐工业;1996年03期

9 刘宗瑞,崔晓光,宋景濂;金属氢氧化物离子反极化能的计算式及应用[J];内蒙古民族师院学报(自然科学版);2000年02期

10 冉华文;;合成还原蓝RS的新方法[J];染料工业;1980年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 岳美娥;滕铮;徐洁;侯万国;;抗糖尿病药物苯乙双胍/层状双金属氢氧化物纳米杂化物的制备[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年

2 徐洁;张少杰;侯万国;;替加氟-层状双金属氢氧化物纳米杂化物的制备及缓释性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第13分会场摘要集[C];2010年

3 张璐;项顼;李峰;段雪;;层状双金属氢氧化物催化制备螺旋碳纳米纤维的研究[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年

4 李妍;侯万国;;喜树碱与层状双金属氢氧化物的纳米杂化物[A];中国化学会第十一届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2007年

5 李艳红;侯万国;;氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物制备及表征[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年

6 张少杰;侯万国;;哒螨灵/层状双金属氢氧化物纳米杂化物的制备[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年

7 叶维娟;杜淼;郑强;;层状双金属氢氧化物的制备及其增强聚乙烯醇的研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题J：高分子复合体系[C];2013年

8 臧运波;张文斌;;DDPA插层镁铝层状双金属氢氧化物吸附镉离子[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第27分会：多孔功能材料[C];2014年

9 王小蓉;吴平霄;;ZnAlTi型层状双金属氢氧化物光催化降解亚甲基蓝的研究[A];2012年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集[C];2012年

10 白培锋;项顼;李峰;;ZnAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料制备和电催化性能[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 武汉市江夏区江南实业有限公司专家组;冷轧板带防护防锈包装技术[N];中国冶金报;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李发炎;聚乙烯醇/镁铝双金属氢氧化物纳米复合材料的制备与性能研究[D];安徽工程大学;2013年

2 李巧;层状过渡金属氢氧化物表面性质及电化学行为[D];湘潭大学;2014年

3 李妍;层状双金属氢氧化物作为药物载体及其释放性能研究[D];山东大学;2008年

4 杨衡;镁铝层状双金属氢氧化物作为杀菌剂载体及其表面修饰杂化物的制备与表征[D];青岛科技大学;2009年

5 舒氧;醋酸纤维素/层状双金属氢氧化物（LDHs）共混膜的制备与表征[D];武汉科技大学;2012年

6 林有芹;基于层状双金属氢氧化物负载贵金属纳米粒子及其电化学性能研究[D];北京化工大学;2014年

7 严涛;超级电容器用镍钴双金属氢氧化物多孔复合材料的制备及性能研究[D];江南大学;2013年

8 常晓培;高结晶性规则形貌镍锰层状双金属氢氧化物的制备及表征研究[D];陕西师范大学;2011年

9 房继红;钴铝双金属氢氧化物的制备及电容性能研究[D];浙江大学;2013年

10 蒋健伟;双金属氢氧化物层板的调控制备及其电化学电容性质[D];南京航空航天大学;2010年

，

本文编号：1009126