碳布基金属氧化物/碳柔性电极材料的构筑及电化学电容性能研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wljb1213
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随着近年来对能源的需求日益增加,化石能源出现了日益枯竭的现象,同时化石能源的大量开发和利用对环境和生态造成了严重的污染和破坏。所以人类必须寻找一种可再生的清洁能源,改变目前主要的能源消耗模式。开发新型高效的储能材料与器件,电化学储能材料与器件便是主要的研究方向之一。同时,随着当今电子设备正呈现出柔性化和轻薄化的发展趋势,开发出具有体积小、重量轻、低成本、加工性能和电化学性能优异的柔性电化学电容器及其电极材料具有十分重要的意义。本课题选择以碳布为基底,利用碳布本身良好的导电性能,在其表面构筑双电层和赝电容材料,研究其在碳布基柔性电化学电容器电极材料中的应用。具体的研究内容如下:(1)使用水热合成法和热分解法,在碳布纤维的表面生长一层多孔的氧化镍纳米线,制备出氧化镍/碳布柔性电极材料。(2)通过多步骤合成法,首先,通过水热法在碳布上合成作为模板的氧化锌(ZnO)纳米棒阵列,以葡萄糖为碳源通过高温碳化方法在合成ZnO纳米棒的表面生长均匀的碳层。在去除ZnO纳米棒之后,在碳布表面生长良好阵列形式的碳纳米管。最后,超薄多孔钴酸镍纳米片沉积在碳纳米管/碳布上制备出钴酸镍/碳纳米管/碳布(Ni Co2O4/CNTs/CC)柔性超级电容器电极材料。(3)通过扫描电子显微镜(SEM),投射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析技术和方法表征了材料的形貌和微观结构。以2mol/L的KOH溶液作为电解液,采用循环伏安法,恒流充放电等方法测定其电化学性能。通过对电极材料进行折叠、拉伸等测试,研究电极材料的柔性性能。揭示了电极结构、外力作用与电化学性能的内在作用规律。通过实验优化,在最佳条件制备出的氧化镍/碳布柔性电极材料在扫描速率为2mV/s,电压窗口为0-0.5V时,比电容达到652F/g,在电流密度为13.7A/g的条件下经过10000次恒流充放电循环后,比电容的保留值为92%。通过最佳条件制备出的钴酸镍/碳纳米管/碳布柔性电极材料在扫描速率为5m V/s,电压窗口为-0.1-0.5V时,比电容可以达到1518F/g,在电流密度为10A/g的条件下经过3000次恒流充放电循环后,比电容的保留值为88%。
其他文献
钻井液润滑剂是一种重要的钻井液化学处理剂,它的作用是改善钻井液润滑性,降低井壁与钻具(或套管)之间的摩擦系数,降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力,从而减少卡钻事故的发生。钻
聚苯胺(PANI)是一种高分子聚合物材料,具有特殊的光、电等性质,被广泛应用于反屏蔽,反腐蚀,抗静电,导电及催化材料等方面。近年来,改性聚苯胺的应用是科研者研究的热点,尤其是在催化领域和电化学领域。基于此,本论文以聚苯胺为碳源、氮源为基体,对其进行改性制备了新型的磺化聚苯胺基固体酸催化剂,并研究其催化性能。主要研究内容及结果如下:1、以聚苯乙烯为软膜板,苯胺为碳源和氮源,过硫酸铵为引发剂,固体SO