特殊形貌纳米钒氧化物的水热合成及其超电容性能的研究

发布时间：2017-06-29 10:25

  本文关键词：特殊形貌纳米钒氧化物的水热合成及其超电容性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了解决日益严峻的能源紧缺与环境污染问题,人们在不断尝试开发新型的高功率、高能量能源存储及转换装置。而超级电容器由于具有比化学电池更高的功率密度和更长的循环寿命,以及比传统电容器更高的比能量,被认为是新一代主要储能装置之一。钒氧化物由于具有层状结构和独特的物理化学性质在近些年备受关注。本文共合成了三种纳米钒氧化物,并通过X射线衍射分析,红外光谱,拉曼光谱等对产物的结构进行表征,通过扫描电镜及透射电镜对产物的形貌进行分析。具体结果如下：以V_2O_5及葡萄糖为原料,通过水热法一步合成了具有核-壳结构的碳包覆V02(B),V02(B)/C复合材料由内部的V02(B)晶体和外面包覆的无定形的有机碳构成,材料形貌为纳米带状。通过循环伏安法和恒电流充放电法对产物的电化学性能进行测定。结果表明,材料具有良好的电容性能(189 F·g-1),较高的能量密度(178.4 W·h·kg-1)和功率密度(2525.9 W·k-1),以及良好的氧化还原反应可逆性。材料的含碳量越高,其初始电容量越低,但循环稳定性提高。以VO_2(B)/C为原料,通过煅烧得到纯相V2O5。研究了煅烧温度和煅烧时间对材料电化学性能的影响。其初始电容量高达385 F·g-1,对应的功率密度和能量密度分别为231.7 W·h·kg-1及1980 W·kg-’。研究了煅烧温度和时间对产物电容性能的影响。以V_2O_5,H_2O_2以及LiOH为主要原料,通过温和的水热法及煅烧处理合成纯相的具有层状结构的LiV3O8纳米片。对其电化学性能进行了测定,其初始电容量达到288F·g-1,在循环100次后剩余电容量为98 F.g-1。
【关键词】：钒氧化物 超级电容器 核壳结构 水热反应 纳米材料
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ135.11;TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 超级电容器概述10-12
• 1.1.1 超级电容器的特点10-11
• 1.1.2 超级电容器的应用11-12
• 1.2 超级电容器储能机理及分类12-15
• 1.2.1 双电层电容器12-13
• 1.2.2 赝电容器13-14
• 1.2.3 混合型超级电容器14-15
• 1.3 超级电容器用电解液15-16
• 1.3.1 水系电解液15-16
• 1.3.2 有机电解液16
• 1.4 钒氧化合物概述16-21
• 1.4.1 五氧化二钒17
• 1.4.2 二氧化钒17-19
• 1.4.3 钒氧化物超级电容器的研究进展19-21
• 1.5 选题目的及意义21-23
• 2 实验试剂、仪器与表征方法23-26
• 2.1 实验试剂和设备23-24
• 2.2 样品表征24
• 2.2.1 结构及成分表征24
• 2.2.2 形貌表征24
• 2.3 电化学测试方法24-26
• 2.3.1 工作电极的制备24
• 2.3.2 循环伏安法24-25
• 2.3.3 恒电流充放电法25-26
• 3 VO_2(B)/C复合材料的合成及电容性能研究26-41
• 3.1 VO_2(B)/C复合材料的合成26-27
• 3.2 VO_2(B)/C复合材料的表征27-32
• 3.2.1 结构表征27-30
• 3.2.2 形貌表征30-32
• 3.3 电化学性质测定32-40
• 3.3.1 电压区间的选择32-33
• 3.3.2 循环伏安测试分析33-34
• 3.3.3 恒电流充放电测试分析34-36
• 3.3.4 循环稳定性分析36-37
• 3.3.5 碳含量对产物电化学性能的影响37-38
• 3.3.6 反应时间对产物电化学性能的影响38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4. V2O_5的合成及其电化学性能的测定41-54
• 4.1 V_2O_5的合成41
• 4.2 V_2O_5的表征41-47
• 4.2.1 结构表征41-45
• 4.2.2 形貌表征45-47
• 4.3 V_2O_5的电化学性质47-53
• 4.3.1 电压区间的选择47-48
• 4.3.2 循环伏安测试分析48-49
• 4.3.3 恒电流充放电测试分析49-50
• 4.3.4 循环稳定性分析50-52
• 4.3.5 煅烧条件对产物电化学性能的影响52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5. LiV_3O_8的合成及电化学性质的测定54-60
• 5.1 LiV_3O_8的合成与表征54-57
• 5.1.1 LiV_3O_8的合成54
• 5.1.2 LiV_3O_8的表征54-57
• 5.2 电化学性质的测定57-59
• 5.2.1 电压区间的选择57-58
• 5.2.2 电化学性能的测定58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李越;郝晓刚;王忠德;张忠林;梁镇海;刘世斌;;单极脉冲电合成聚苯胺膜及其超级电容性能[J];化工学报;2010年S1期

2 韩丹丹;陈野;张密林;舒畅;张春霞;徐鹏程;;掺钇纳米NiO的制备及其超大电容性能研究[J];电化学;2006年03期

3 陈野;韩丹丹;张密林;葛鑫;;掺镧纳米NiO的制备及超大电容性能研究[J];中国稀土学报;2006年06期

4 赵晶晶;郑明波;吕洪岭;李念武;黄毅;张松涛;曹洁明;;低温热处理制备石墨烯-氧化钴及其超级电容性能[J];化学研究;2012年03期

5 李学良;何金铧;徐海龙;;氧化镍的水热制备及超电容性能研究[J];金属功能材料;2011年05期

6 尚秀丽;索陇宁;冯文成;吴海霞;胡中爱;;聚苯胺/聚砜复合材料的制备及其超级电容性能[J];应用化学;2013年09期

7 陈野;舒畅;张春霞;葛鑫;张密林;;氧化镍的合成及其超级电容性能[J];应用化学;2007年08期

8 廖书田;郑明波;高静贤;曹謇;杨振江;陈惠钦;曹洁明;陶杰;;一步法合成具有二级孔道的有序介孔碳材料及其超电容性能研究[J];化工新型材料;2009年04期

9 王永文;郑明波;曹謇;曹洁明;姬广斌;陶杰;;介孔碳纳米纤维制备与超电容性能研究[J];电化学;2010年02期

10 田颖;阎景旺;薛荣;衣宝廉;;电解质浓度和温度对活性炭电容性能的影响(英文)[J];物理化学学报;2011年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙红梅;彭亮波;文萃;陈红雨;舒东;;水钠锰矿的制备及超级电容性能研究[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

2 孙红梅;孙振杰;陈红雨;舒东;;水钠锰矿的制备及超级电容性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

3 程杰;曹高萍;杨裕生;;锰氧化物干凝胶电容性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

4 张雅琨;陈亮;李建玲;王新东;叶锋;杨军;;不同电解液对聚苯胺电容性能的影响[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年

5 刘晓霞;孙丽杰;窦玉倩;吴建;;基于无机-有机杂化的聚苯胺一维生长调控及超电容性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

6 刘宗怀;杨祖培;王增林;;剥离/组装技术制备纳米层状电极材料及其电容性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年

7 闫广超;范磊;郭荣;;介孔碳小球复合材料的制备及其电容性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第26分会：胶体与界面[C];2014年

8 李庆伟;李园园;张经纬;霍开富;;多级孔泡沫碳材料的制备和电容性能[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年

9 杨晓青;闫方玉;吴丁财;符若文;;有序炭的氨气改性及其超电容性能研究[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年

10 李学良;段体兰;蒋英;李子荣;;有机胺化物作用下炭气凝胶的制备与电容性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 万鹏;钽电容，追求极致性能的选择[N];电脑报;2008年

2 陕西 张思远;看电容，“挑”主板[N];电脑报;2004年

3 太子;放眼看元件[N];电脑报;2004年

4 杨树钢　孙立新;超级电容 电梯节能新方向[N];政府采购信息报;2009年

5 青岛 孙海善;联想电脑常见故障五例[N];电子报;2011年

6 倪永华;让“刹车”贡献出电能[N];科技日报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 徐江;碳化物衍生碳的形成机理及其超级电容性能研究[D];燕山大学;2015年

2 万厚钊;过渡金属硫化物中空纳米结构及其阵列的赝电容特性[D];华中科技大学;2015年

3 朱君秋;含锆（铪）活性氧化物的电容性能及其与结构的关系研究[D];福州大学;2013年

4 薛云;尖晶石型锰系氧化物的合成及超级电容性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

5 张燕萍;基于纳米碳及其金属氧化物复合电极的超级电容研究[D];华东师范大学;2010年

6 孙刚伟;炭基超级电容器正负极不对称电容行为研究[D];华东理工大学;2012年

7 韩燕;多孔炭材料制备及电容性能研究[D];南开大学;2013年

8 樊桢;电化学电容器电极材料的制备及其电容性能研究[D];湖南大学;2008年

9 丛文博;聚苯胺及其复合材料电容性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

10 苏凌浩;钴铝双氢氧化物层状材料的制备、表征及电容性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王晓慧;碳纳米管和石墨烯负载二氧化钌复合电容材料的绿色制备和性能研究[D];华南理工大学;2015年

2 翟晶;聚吡咯及其复合材料的制备与电容性能研究[D];西南交通大学;2015年

3 彭大春;碳/MnO_x三维复合纳米纤维的制备及其电容性能研究[D];兰州大学;2015年

4 朱健;MnO_2基及硫化物复合电容材料的制备与超级电容性能研究[D];南京大学;2016年

5 娄长影;Ir-Ce基氧化物涂层阳极电容性能研究[D];福州大学;2014年

6 郭凤娇;聚苯胺及其炭基复合物的制备和电容性能研究[D];新疆大学;2016年

7 段宇;NiCo_2S_4电极材料及其超电容性能[D];南京理工大学;2016年

8 王维宙;二维层状Ti_3C_2T_x材料的制备及其电容性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

9 高佶;基于超级电容的WSN节点供电技术[D];东北石油大学;2016年

10 马驰;矿物前驱体中硫酸盐及单质硫对活性炭超电容行为的影响[D];扬州大学;2016年

  本文关键词：特殊形貌纳米钒氧化物的水热合成及其超电容性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：497574