氮掺杂多孔炭载氧化锡的制备及其储钠性能研究
发布时间：2023-05-31 03:13
作为新兴的混合型电能存储设备,钠离子电容器在近几年来备受关注。在钠离子电容器中,电池型的负极通过可逆地存储钠离子提供高的能量密度,而电容型的正极材料通过表面快速的电容响应提供高的功率密度和良好的循环性能。尽管钠离子电容器兼具了电池和电容器的优点,然而其性能的提升仍会受到高性能正负极材料设计制备的限制。在诸多负极材料中,SnO2具有比容量高、安全性好、合成方法简单等优点。然而,较差的导电性以及充放电过程中巨大的体积变化使得氧化锡负极往往表现出较差的倍率和循环稳定性能。在本论文中,我们以氮掺杂的多孔炭纳米片作为载体实现了无定形SnO2(A-SnO2)亚纳米簇的制备,评估了炭载氧化锡(A-SnO2@PCNS)负极材料在半电池体系中的性能。利用电化学表征和理论计算分析了结构组成与性能之间的构效关系,并以A-SnO2@PCNS为负极构建了高性能的钠离子电容器,最后探究了 A-SnO2亚纳米簇的形成机理,提出了炭载A-SnO2亚纳米簇普适性的制备方法。取得了以下的研究成果:(1)提出了一种简单高效的方法实现了 A-SnO2亚纳米簇的制备。以生物质基氮掺杂多孔炭纳米片为载体,将其与锡盐进行简单混合并...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电容器
1.2.1 钠离子电容器的储能机理
1.2.2 钠离子电容器的正极材料
1.2.3 钠离子电容器的负极材料
1.3 氧化锡负极材料及其储钠机理
1.3.1 氧化锡的结构与性质
1.3.2 氧化锡负极材料的储钠机理
1.4 氧化锡负极材料的问题及改性方法
1.4.1 存在问题
1.4.2 结构设计
1.4.3 组成调控
1.5 本论文的选题立意、研究内容与创新点
1.5.1 选题立意
1.5.2 研究内容
1.5.3 创新点
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.2 制备方法
2.2.1 多孔炭的制备
2.2.2 炭载氧化锡的制备
2.3 物性表征
2.3.1 扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 扫描透射电子显微镜
2.3.4 X射线衍射仪
2.3.5 热重分析
2.3.6 X射线光电子能谱仪
2.3.7 氮气等温吸脱附
2.3.8 同步辐射
2.4 理论计算方法
2.5 钠离子电池的电化学测试
2.5.1 钠离子电池电极的制备
2.5.2 钠离子电池的组装
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 循环伏安测试
2.5.5 交流阻抗测试
2.5.6 恒电流间歇滴定技术测试
2.6 钠离子电容器的组装及其测试
2.6.1 钠离子电容器的组装
2.6.2 恒流充放电测试
2.6.3 循环伏安测试
第三章 炭载氧化锡材料的物性表征
3.1 引言
3.2 炭载氧化锡的制备
3.3 炭载氧化锡的结构分析
3.3.1 形貌表征
3.3.2 结构表征
3.3.3 比表面积及孔结构分析
3.3.4 表面元素组成及化学状态
3.4 本章小结
第四章 炭载氧化锡电极材料的储钠性能研究
4.1 引言
4.2 半电池中的储钠性能评估
4.3 储钠机理分析
4.3.1 电化学分析
4.3.1.1 储能特性分析
4.3.1.2 交流阻抗分析
4.3.1.3 恒电流间歇滴定测试
4.3.1.4 循环前后电极形貌的表征
4.3.2 理论计算分析
4.4 钠离子电容器的组装和性能
4.5 本章小结
第五章 无定形氧化锡的形成机理
5.1 引言
5.2 无定形氧化锡的形成机理初探
5.3 无定形氧化锡的形成机理验证
5.3.1 孔结构的影响
5.3.2 形貌维度的影响
5.3.3 杂原子的影响
5.4 无定形氧化锡的成功制备
5.5 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
致谢
学术成果及发表的论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3825571
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电容器
1.2.1 钠离子电容器的储能机理
1.2.2 钠离子电容器的正极材料
1.2.3 钠离子电容器的负极材料
1.3 氧化锡负极材料及其储钠机理
1.3.1 氧化锡的结构与性质
1.3.2 氧化锡负极材料的储钠机理
1.4 氧化锡负极材料的问题及改性方法
1.4.1 存在问题
1.4.2 结构设计
1.4.3 组成调控
1.5 本论文的选题立意、研究内容与创新点
1.5.1 选题立意
1.5.2 研究内容
1.5.3 创新点
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.2 制备方法
2.2.1 多孔炭的制备
2.2.2 炭载氧化锡的制备
2.3 物性表征
2.3.1 扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 扫描透射电子显微镜
2.3.4 X射线衍射仪
2.3.5 热重分析
2.3.6 X射线光电子能谱仪
2.3.7 氮气等温吸脱附
2.3.8 同步辐射
2.4 理论计算方法
2.5 钠离子电池的电化学测试
2.5.1 钠离子电池电极的制备
2.5.2 钠离子电池的组装
2.5.3 恒流充放电测试
2.5.4 循环伏安测试
2.5.5 交流阻抗测试
2.5.6 恒电流间歇滴定技术测试
2.6 钠离子电容器的组装及其测试
2.6.1 钠离子电容器的组装
2.6.2 恒流充放电测试
2.6.3 循环伏安测试
第三章 炭载氧化锡材料的物性表征
3.1 引言
3.2 炭载氧化锡的制备
3.3 炭载氧化锡的结构分析
3.3.1 形貌表征
3.3.2 结构表征
3.3.3 比表面积及孔结构分析
3.3.4 表面元素组成及化学状态
3.4 本章小结
第四章 炭载氧化锡电极材料的储钠性能研究
4.1 引言
4.2 半电池中的储钠性能评估
4.3 储钠机理分析
4.3.1 电化学分析
4.3.1.1 储能特性分析
4.3.1.2 交流阻抗分析
4.3.1.3 恒电流间歇滴定测试
4.3.1.4 循环前后电极形貌的表征
4.3.2 理论计算分析
4.4 钠离子电容器的组装和性能
4.5 本章小结
第五章 无定形氧化锡的形成机理
5.1 引言
5.2 无定形氧化锡的形成机理初探
5.3 无定形氧化锡的形成机理验证
5.3.1 孔结构的影响
5.3.2 形貌维度的影响
5.3.3 杂原子的影响
5.4 无定形氧化锡的成功制备
5.5 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
致谢
学术成果及发表的论文
作者及导师简介
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