过渡金属氧化物作超级电容器电极材料性能研究

发布时间：2021-05-09 13:06

　　超级电容器是近年来发展较为迅速的一种储能器件,基于法拉第赝电容的过渡金属氧化物、氢氧化物和水滑石等由于其理论比电容高及成本低的优势,成为应用最广泛的电极材料。然而,由于受到电荷传输速率的限制,导致其活性成分利用率较低,实际容量远远低于理论容量。针对这些问题,本文尝试构建核壳阵列三维结构,并将材料原位生长在导电基底上,形成定向有序的纳米阵列结构来提高其活性比表面积和电子传输能力,从而使其超级电容性能大幅提高。本文分别制备了Zn20O@Mn20O2核壳阵列,铝基底上的Mg20AI-LDHs薄膜和泡沫镍基底上的Ni20Al-LDHs纳米片阵列,并通过XRD、SEM和TEM等手段来表征材料的形貌结构,通过循环伏安、充放电测试等方法来测试其电化学性能。具体工作内容如下:1.采用水热法和电沉积法在泡沫镍上基底生长了Zn20O@Mn20O2核壳阵列,形貌表征结果表明该材料具有完整的柱状阵列结构。电化学测试结果显示该材料比电容在220A20g-1电流密度下达到了586.820F20g-1,与纯二氧化锰和氧化锌相比具有更高的比电容。在循环2000圈后,仍然保持了最初容量的92.8%。说明构建核壳阵列三维... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的储能机理
        1.2.2 超级电容器电极材料
    1.3 二氧化锰的研究现状
        1.3.1 二氧化锰的制备方法
        1.3.2 二氧化锰的改性
    1.4 层状双金属氢氧化物(LDHs)
        1.4.1 LDHs概述
        1.4.2 LDHs 的结构
        1.4.3 LDHs的制备方法
        1.4.4 LDHs的应用
    1.5 本课题的研究内容、目的和意义
第二章 实验方法与仪器
    2.1 实验药品和仪器
    2.2 材料的物理表征
        2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 能量色散谱仪(EDS)
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 循环伏安测试
        2.3.2 恒电流充放电测试
        2.3.3 交流阻抗测试
第三章 ZnO@MnO_2复合材料的制备及其超级电容性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料的制备
        3.2.2 材料的表征
        3.2.3 材料的电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 LDHs薄膜的生长及其性能的研究
    4.1 取向MgAl-LDHs薄膜的制备及性能表征
        4.1.1 引言
        4.1.2 实验部分
            4.1.2.1 取向MgAI-LDHs薄膜的制备
            4.1.2.2 样品晶体结构和形貌的表征
            4.1.2.3 样品的耐腐蚀性能测试
        4.1.3 结果与讨论
        4.1.4 本章小结
    4.2 NiAl-LDHs薄膜的制备及超级电容性能研究
        4.2.1 引言
        4.2.2 实验部分
            4.2.2.1 材料的制备
            4.2.2.2 材料的表征
            4.2.2.3 材料的电化学性能测试
        4.2.3 结果与讨论
        4.2.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器用MnO2基纳米复合材料的进展[J]. 苏丽,高丽君,杜青华,邵光杰.  电池. 2017(04)
[2]超级电容器电极材料及储能机理[J]. 罗玉馨,董小凤,罗梦琪,谭亚梅,卓春蕊,杨光敏.  化工设计通讯. 2017(05)
[3]导电聚合物基超级电容器电极材料研究进展[J]. 冯辉霞,王滨,谭琳,雒和明,张德懿.  化工进展. 2014(03)
[4]羧甲基-β-环糊精插层水滑石膜的制备及其对外消旋色氨酸选择性吸附的研究[J]. 赵静,刘晓磊.  山东大学学报(工学版). 2012(04)
[5]超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展[J]. 吕进玉,林志东.  材料导报. 2007(03)
[6]电解二氧化锰制备技术的研究进展[J]. 尹文新,韩跃新,舒方霞.  金属矿山. 2007(03)
[7]电化学电容器最新研究进展2020II.氧化还原电容器[J]. 杨红生,周啸,姜翠玲,王德全.  电子元件与材料. 2003(03)
[8]电化学超级电容器电极材料的研究进展[J]. 江奇,瞿美臻,张伯兰,于作龙.  无机材料学报. 2002(04)

博士论文
[1]LDHs基杂化电极材料的构筑及电化学性能研究[D]. 刘晓西.北京化工大学 2016
[2]LDHs薄膜的取向生长及性能研究[D]. 郭孝孝.北京化工大学 2010

硕士论文
[1]电沉积法制备镍、锰氧化物及其超级电容性能的研究[D]. 白瑞娟.兰州理工大学 2011



本文编号：3177354