三种过渡金属复合氧化物的制备及其超电容行为研究
本文关键词: 三氧化二铋 钼酸镍 钨酸镍 复合氧化物 电极材料 溶剂热 电化学性能 超级电容器 比电容 循环稳定性 出处:《西北师范大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:超级电容器是一种集合了传统电容器高功率密度和电池高能量密度等优点的新型储能装置。因此,其应用广泛,,已成为新型化学电源研究中的热点之一。电极是超级电容器的重要组成元件,而电极材料又是构筑电极的重要组成部分。因此,现阶段有关超级电容器的研究主要集中在电极材料方面,开发具有优良电化学性能的电极材料对于超级电容器的发展至关重要。本文的研究工作中,我们注重复合材料能够相互彰显复合组分的性能这一优点,以获得良好电化学性能的目标材料为目的,进行了实验研究和探讨。 本论文综述了超级电容器及超级电容器电极材料的种类、应用、当前研究热点,利用不同的合成方法制备了钴-铋复合氧化物、水合钼酸镍纳米花、钨酸镍纳米片等超级电容器材料。采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),对其所制样品的成分、形貌和结构进行了表征。并且采用循环伏安,恒流充放电技术对其电化学性能进行了相关的测试。主要内容概括如下: 1.利用钴和铋的硝酸盐,先采用溶剂热法制备得到钴-铋氢氧化物前驱体,然后通过后续热处理得到钴-铋复合氧化物。经分析,复合氧化物的最佳配比为Bi1.6Co0.2O2.6。该复合氧化物作为电极材料在-1.0~0.6V的电位窗口下工作,当比电流为1Ag-1时比电容可达838F g-1。因此,钴-铋复合氧化物作为超级电容器电极材料,具有潜在的应用价值。 2.利用回流法及后续热处理过程合成出了具有分级结构的纳米花状NiMoO4·xH2O电极材料。研究结果表明,样品的基元结构是纳米棒,这些纳米棒经自组装形成“松花”状的纳米花。NiMoO4·xH2O的含水量依热处理温度的升高而减小,但后续热处理不改变初始产物的晶型。当热处理温度为250°C时,该电极材料具有最优异的电化学性能:在电流密度为1Ag-1时,比电容为798Fg-1;在电流密度为7A g-1时,其比电容与1A g-1时的比电容相比,保持率高达71.8%;经过2000次循环后,复合物的比电容衰减小于20%。 3.利用简单的油浴法以及后续热处理过程合成了具有片状结构的纳米NiWO4电极材料。NiWO4-80为无定形结构,为了提高其结晶度,将其在600°C煅烧1h得到NiWO4-600晶体。在电流密度为1A g-1时,比电容为502F g-1;在电流密度为10Ag-1时,其比电容与1Ag-1时的比电容相比,保持率高达68.9%;经过4000次循环后,复合物的比电容仍然能保持初始值的81%。由此可见,该复合材料性能好、成本低且环境友好,是一种有潜在应用价值的超级电容器电极材料。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage device which combines the advantages of high power density of conventional capacitor and high energy density of battery, so it is widely used. Electrode is an important component of supercapacitor, and electrode material is an important part of building electrode. At present, the research on supercapacitors is mainly focused on electrode materials. The development of electrode materials with excellent electrochemical performance is very important for the development of supercapacitors. We pay attention to the advantage that the composite material can show the properties of the composite components mutually. We have carried on the experimental research and the discussion in order to obtain the target material with good electrochemical performance. In this paper, the types and applications of electrode materials for supercapacitors and supercapacitors are reviewed. The current research focus is focused on the preparation of cobalt-bismuth composite oxides and nickel molybdate hydrated nano-flowers by different synthetic methods. Supercapacitor materials, such as nickel tungstate nanocrystals, were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The composition, morphology and structure of the samples were characterized by TEM and cyclic voltammetry. The electrochemical performance was tested by constant current charge-discharge technique. The main contents are summarized as follows: 1. Co-bismuth hydroxide precursor was prepared by solvothermal method using nitrate of cobalt and bismuth, and then cobalt-bismuth composite oxide was obtained by heat treatment. The optimum ratio of the composite oxides is Bi1.6Co0.2O2.6. the composite oxide acts as an electrode material under a potential window of -1.0V. When the specific current is 1Ag-1, the specific capacitance can reach 838F g-1.Therefore, cobalt-bismuth composite oxide as electrode material of supercapacitor has potential application value. 2. Nanoscale NiMoO4 路xH2O electrode materials with hierarchical structure were synthesized by reflux method and heat treatment. The results show that the structure of the sample is nanorods. The water content of these nanorods self-assembled to form "pine flower" nanorods. NiMoO4 路xH2O decreased with the increase of heat treatment temperature. However, the subsequent heat treatment does not change the crystal shape of the initial product. When the heat treatment temperature is 250 掳C, the electrode material has the best electrochemical performance: when the current density is 1Ag-1. The specific capacitance is 798Fg-1; When the current density is 7A g ~ (-1), the retention rate of the specific capacitance is 71.8% compared with the specific capacitance of 1A g ~ (-1). After 2000 cycles, the specific capacitance attenuation of the complex is less than 20. 3. Nanocrystalline NiWO4 electrode with sheet structure. NiWO4-80 was synthesized by simple oil bath method and heat treatment in order to improve its crystallinity. The NiWO4-600 crystal was calcined at 600 掳C for 1 h, and the specific capacitance was 502F g-1 when the current density was 1A g ~ (-1). When the current density is 10Ag-1, the retention rate of the specific capacitance is 68.9% compared with the specific capacitance of 1Ag-1. After 4000 cycles, the specific capacitance of the composite can still keep 81% of the initial value. It can be seen that the composite has good properties, low cost and environmentally friendly. Is a potential application of supercapacitor electrode material.
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM53
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘建新;超级电容器在直流电源系统中的应用[J];华东交通大学学报;2002年03期
2 桂长清;新型贮能单元超级电容器[J];电池工业;2003年04期
3 ;超级电容器[J];电源世界;2004年03期
4 文建国,周震涛,文衍宣;超级电容器材料研究的辩证思维[J];东莞理工学院学报;2004年01期
5 李荐,钟晖,钟海云,戴艳阳,温俊杰;超级电容器应用设计[J];电源技术;2004年06期
6 Bobby Maher;;超级电容器简介[J];今日电子;2006年01期
7 王鑫;;超级电容器在汽车启动中的应用[J];国外电子元器件;2006年05期
8 Matt Reynolds;;替代能源中的超级电容器介绍[J];今日电子;2006年07期
9 陈新丽;李伟善;;超级电容器电极材料的研究现状与发展[J];广东化工;2006年07期
10 常建中;;超级电容器串联应用中的均压问题以及解决途径[J];长治学院学报;2006年02期
相关会议论文 前10条
1 马衍伟;张熊;余鹏;陈尧;;新型超级电容器纳米电极材料的研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
2 张易宁;何腾云;;超级电容器电极材料的最新研究进展[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
3 钟辉;曾庆聪;吴丁财;符若文;;聚苯乙烯基层次孔碳的活化及其在超级电容器中的应用[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年
4 赵家昌;赖春艳;戴扬;解晶莹;;扣式超级电容器组的研制[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 单既成;陈维英;;超级电容器与通信备用电源[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年
6 王燕;吴英鹏;黄毅;马延风;陈永胜;;单层石墨用作超级电容器的研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
7 赵健伟;倪文彬;王登超;黄忠杰;;超级电容器电极材料的设计、制备及性质研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
8 张琦;郑明森;董全峰;田昭武;;基于薄液层反应的新型超级电容器——多孔碳电极材料的影响[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
9 马衍伟;;新型超级电容器石墨烯电极材料的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
10 刘不厌;彭乔;孙s
本文编号:1479647
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1479647.html