本文選題：超級電容器 + 納米陣列　； 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：超級電容器作為一種新興的儲能元器件,以其功率密度大、循環(huán)壽命長、充放電速度快等優(yōu)點,受到越來越多的關(guān)注。而決定超級電容器電化學(xué)性能的主要因素是電極材料,過渡金屬氧化物電極材料由于可以發(fā)生可逆的電化學(xué)反應(yīng)而具有明顯優(yōu)于碳材料的電容性能。相關(guān)研究表明,高度有序的納米陣列電極結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積,優(yōu)良的導(dǎo)電性和高速的離子/電子傳輸通道等特點。同時,納米陣列電極用作超級電容器電極材料時,并不需要使用粘接劑和導(dǎo)電添加劑,可以有效提高活性材料的利用率。當(dāng)進行多種材料的復(fù)合設(shè)計時,通過不同材料之間的協(xié)同效應(yīng),可使納米復(fù)合材料具有優(yōu)于任一單相材料的性能。本文旨在合成不同一維納米陣列復(fù)合材料,以提高超級電容器的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容由以下兩部分組成:1、通過電化學(xué)陽極氧化法首先在鈦片上制備了TiO_2納米管陣列,并以此為基底,采用水熱法負載了MnO_2納米顆粒。在制備過程中,將TiO_2納米管在氫氣中進行煅燒前處理后,制得的H-TiO_2/MnO_2復(fù)合材料具有更好的導(dǎo)電性。為了進一步增加材料的導(dǎo)電性,利用水熱法將在氫氣煅燒處理后的TiO_2納米管進行碳包覆,獲得的H-TiO_2/C材料,不僅具有更高的電導(dǎo)率,同時也能很好的利用TiO_2納米管的比表面積增大MnO_2的負載量,提高MnO_2的利用率。H-TiO_2/C/MnO_2電極材料在0.5 A g-1的電流密度下具有高達66.2 mF cm-2(299.8 F g-1)的比電容,并具有較好的循環(huán)性能,是性能優(yōu)異電極材料。2、通過水熱法制備了NiCo_2O_4納米線陣列,后又以此為基底分別采用水熱法、化學(xué)浴沉積法制備了NiCo_2O_4@MnO_2,NiCo_2O_4@NiO納米線陣列復(fù)合電極。NiCo_2O_4納米線陣列基底,比表面積大、導(dǎo)電性好,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。NiCo_2O_4@MnO_2復(fù)合材料,由于殼層負載的MnO_2導(dǎo)電性差,結(jié)構(gòu)致密,限制了內(nèi)核NiCo_2O_4贗電容的發(fā)揮,導(dǎo)致NiCo_2O_4@MnO_2復(fù)合材料的比電容較NiCo_2O_4有所下降。NiCo_2O_4@NiO復(fù)合物具有明顯優(yōu)于NiCo_2O_4、NiCo_2O_4@Mn O2的電容性能,在1 A g-1的電流密度下比電容達到了1453.26 F g-1。但是,由于NiCo_2O_4@NiO復(fù)合物在循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性較差。選用導(dǎo)電性良好,結(jié)構(gòu)疏松的殼層材料有利于增大復(fù)合物的比電容。同時,制備的復(fù)合物結(jié)構(gòu)要足夠穩(wěn)定,以提高循環(huán)穩(wěn)定性。
[Abstract]:As a new kind of energy storage components, supercapacitors have attracted more and more attention due to their high power density, long cycle life, high charge and discharge speed and so on. The main factor that determines the electrochemical performance of supercapacitors is the electrode material. The transition metal oxide electrode material is superior to the carbon material because of the reversible electrochemical reaction. Related studies show that the highly ordered nanoarray electrode structure has a large specific surface area, excellent conductivity and high speed ion / electron transport channel and so on. At the same time, nano-array electrodes can effectively improve the utilization of active materials when they are used as electrode materials for supercapacitors without the need of adhesive and conductive additives. When the composite design of many kinds of materials is carried out, the performance of nanocomposites is superior to that of any single phase material through the synergistic effect among different materials. In order to improve the electrochemical performance of supercapacitors, different one-dimensional nanoarray composites were synthesized. TiO_2 nanotube arrays were prepared on titanium wafer by electrochemical anodic oxidation method. The MnO_2 nanoparticles were loaded on the substrate by hydrothermal method. In the process of preparation, the TiO_2 nanotubes were calcined in hydrogen, and the H-TiO_2/MnO_2 composites had better electrical conductivity. In order to further increase the conductivity of the materials, the TiO_2 nanotubes calcined in hydrogen were coated with carbon by hydrothermal method. The obtained H-TiO_2/C materials not only have higher conductivity, At the same time, the specific surface area of TiO_2 nanotubes can also be used to increase the loading capacity of MnO_2, to increase the utilization ratio of MnO_2. H-TiO2 / C / MnO2 electrode material has a specific capacitance of up to 66.2 MF cm-2(299.8 F g-1 at the current density of 0.5 A g ~ (-1), and has good cycling performance. The NiCo_2O_4 nanowire array was prepared by hydrothermal method, and then it was used as a substrate, respectively, by hydrothermal method and chemical bath deposition method. NiCo2O4MnO2NiCo2O4NiCO2O4NiO nanowire array composite electrode, NiCo2O4Ni2O4NiO nanowire array composite electrode, NiCo2O4NiO wire array composite electrode. NiCo2O4NiOSIV nanowire array substrate, with large specific surface area, was prepared by chemical bath deposition method. Good electrical conductivity, showing excellent electrochemical performance. NiCo2O-4MnO-2 composite. Due to the poor conductivity and dense structure of MnO_2 loaded in the shell, the use of the pseudo-capacitance of the core NiCo_2O_4 is limited. The specific capacitance of NiCo_2O_4@MnO_2 composite is lower than that of NiCo_2O_4. The specific capacitance of the NiCo_2O_4@MnO_2 composite is obviously superior to that of NiCo2O4C / NiCo2O4MNO _ 2. The specific capacitance of the NiCo_2O_4@MnO_2 composite has reached 1453.26 F g ~ (-1) at the current density of 1A g ~ (-1). However, the structure of NiCo_2O_4@NiO complex changed during the cycle, which resulted in poor cyclic stability. It is advantageous to increase the specific capacitance of the composite by selecting the shell material with good conductivity and loose structure. At the same time, the structure of the prepared composite should be stable enough to improve the cycle stability.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TB383.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉霞;;利用納米陣列技術(shù) 基因測序成本降至5000美元[J];科學(xué)咨詢(決策管理);2009年12期

2 林莎莎;鐘福新;;一維納米陣列的制備及其在傳感器中的應(yīng)用[J];梧州學(xué)院學(xué)報;2009年06期

3 王斌;羊鉞;劉磊;;基于泊肅葉公式的納米陣列孔徑測量[J];機械工程與自動化;2011年04期

4 左娟,孫嵐,林昌健;納米陣列結(jié)構(gòu)功能材料的制備、性質(zhì)及應(yīng)用[J];電子元件與材料;2003年12期

5 郭子政;宣志國;張院生;安彩虹;;納米陣列膜磁性質(zhì)的蒙特卡羅模擬[J];信息記錄材料;2008年03期

6 李會峰;黃運華;張躍;高祥熙;趙婧;王建;;摻銦氧化鋅納米陣列的制備、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[J];物理學(xué)報;2009年04期

7 ;創(chuàng)新地圖[J];IT經(jīng)理世界;2012年07期

8 王宇;劉浪;吳大平;郭玉忠;王劍華;;納米陣列和納米晶薄膜錫電極性質(zhì)的電化學(xué)研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年09期

9 林紅巖;于翠艷;許濤;;氧化鋁模板制備鎳納米陣列[J];新技術(shù)新工藝;2006年08期

10 李嬈;劉冬雪;狄月;朱亞彬;;基于電泳法和磁控濺射技術(shù)制備金納米陣列[J];物理實驗;2013年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 甘小燕;李效民;高相東;邱繼軍;諸葛福偉;;一維半導(dǎo)體納米陣列的制備及其在太陽電池中的應(yīng)用[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

2 吳明Z;楊賢鋒;趙豐華;周強;田俐;;氧化物納米陣列材料的液相制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機合成學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

3 楊秋;劉熙俊;劉軍楓;孫曉明;;多級納米陣列及其催化性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第34分會：納米催化[C];2014年

4 楊秋;陸之毅;李甜;劉軍楓;孫曉明;;多層級納米陣列的合成及其超電容性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第24分會：化學(xué)電源[C];2014年

5 唐紀琳;Andreas Ebner;Uwe B.Sleytr;Nicola Ilk;Peter Hinterdorfer;;基于功能化S-層蛋白納米陣列的單分子識別[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第09分會場摘要集[C];2010年

6 陳鵬磊;高鵬;劉鳴華;;氣/液二維界面上的超分子組裝：構(gòu)鍵規(guī)則微/納米陣列結(jié)構(gòu)的簡單便捷的方法[A];中國化學(xué)會第十一屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2007年

7 安哲;何靜;;水滑石納米陣列納微結(jié)構(gòu)提高酶電子傳遞性能[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第1分會場摘要集[C];2012年

8 季書林;葉長輝;張立德;;復(fù)配無機光吸附層的垂直排列的氧化物納米陣列太陽能電池研究進展[A];安徽新能源技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展博士科技論壇論文集[C];2010年

9 孫萍;徐嶺;趙偉明;李衛(wèi);徐駿;馬忠元;黃信凡;陳坤基;;基于膠體球刻蝕法制備的有序半導(dǎo)體納米陣列及其光學(xué)性質(zhì)的研究[A];第十六屆全國半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

10 倪賽力;常永勤;陳喜紅;張寅虎;多永正;強文江;龍毅;;氧化鋅納米陣列場發(fā)射性能研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2）[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 ;納米陣列實現(xiàn)Tb級存儲密度[N];計算機世界;2003年

2 何屹;商用表面增強拉曼光譜傳感器面世[N];科技日報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陸之毅;納米陣列合成及其電化學(xué)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

2 楊秋;多層級納米陣列的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 周張凱;貴金屬納米陣列等離激元光學(xué)性質(zhì)研究[D];武漢大學(xué);2011年

4 邊捷;納米陣列圖案表面浸潤性研究[D];南京大學(xué);2014年

5 任鑫;一維TiO_2與ZnO納米陣列的設(shè)計、制備及性能研究[D];上海交通大學(xué);2011年

6 王霖;SiC納米陣列結(jié)構(gòu)調(diào)控及其場發(fā)射特性研究[D];北京科技大學(xué);2016年

7 周正基;一維單晶TiO_2納米陣列的可控制備及其在太陽能電池中的應(yīng)用研究[D];河南大學(xué);2013年

8 于曉游;V,Mo氧化物納米陣列的制備及鋰電性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

9 劉熙俊;Fe-Co基氧化物納米陣列的構(gòu)筑及其電催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

10 藍新正;新型Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體分級納米陣列結(jié)構(gòu)及光伏電池研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 翁習(xí)文;過渡金屬氧化物納米陣列的設(shè)計合成與性能研究[D];北京化工大學(xué);2013年

2 張永輝;模板法構(gòu)筑銀膜陷阱結(jié)構(gòu)及其在抑制微放電中的應(yīng)用[D];陜西科技大學(xué);2015年

3 韓建華;ZnO/硫化物核/殼納米陣列及其光伏性能研究[D];天津城建大學(xué);2015年

4 周鴻;貴金屬納米陣列的制備及其光譜特性的研究[D];電子科技大學(xué);2013年

5 劉嬌;表面異相節(jié)二氧化鈦分支納米陣列的制備及光電催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

6 孫甲強;鈷基氧化物納米陣列的合成與催化性質(zhì)研究[D];北京化工大學(xué);2012年

7 孔瑜潔;銀納米陣列的制備及其光學(xué)非線性研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 金志明;金屬納米陣列材料的制備及在表面增強拉曼散射中的應(yīng)用[D];蘇州大學(xué);2014年

9 李敏;稀土/聚氨酯納米陣列發(fā)光材料的制備及性能研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

10 孟格;復(fù)合金屬氧化物納米陣列的構(gòu)筑及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

，

本文編號：1877564