本文關(guān)鍵詞：鎳基材料及其石墨烯復(fù)合物的超級(jí)電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球經(jīng)濟(jì)得到高速發(fā)展,但是其代價(jià)就是傳統(tǒng)化石能源的快速消耗以及日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,亟需尋找可靠有效且清潔無污染的可持續(xù)新能源,除此之外各國政府需要投入大量的人力物力研究發(fā)展與其相配套的儲(chǔ)能器件。超級(jí)電容器其性能介于傳統(tǒng)電容器與蓄電池之間,成為兩者很好的過渡,它兼具物理電容器高功率的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)電池高能量密度的優(yōu)勢,具有充電速度快、倍率性能好、循環(huán)壽命長、溫度特性好、安全穩(wěn)定性高、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn),具備前所未有的應(yīng)用前景。根據(jù)已有的研究表明,高性能的超級(jí)電容器取決于高性能的電極材料,其不僅要求具備高度可逆的氧化還原反應(yīng),較高的比表面積,而且要求具備良好的導(dǎo)電性。其中,氧化鎳、氫氧化鎳、硫化鎳等鎳基材料由于具有理論比容量高、熱穩(wěn)定性能好、資源儲(chǔ)量豐富以及環(huán)境友好等特點(diǎn),被人們認(rèn)為是具有很大開發(fā)和應(yīng)用潛力的新型超級(jí)電容器電極材料。而且,將鎳基材料與雙電層電容石墨烯等碳材料復(fù)合能夠進(jìn)一步改善活性材料的比容量、倍率性能和循環(huán)充放電穩(wěn)定性。本文利用一步水熱法制備鎳基氧化物、硫化物贗電容材料,并嘗試將其與石墨烯復(fù)合。主要內(nèi)容如下:(1)我們利用水熱制備的方法,硫代乙酰胺(TAA)作為硫源,金屬泡沫鎳作為導(dǎo)電基底以及鎳源進(jìn)行原位生長,制備出具有類樹枝狀納米結(jié)構(gòu)的Ni_3S_2電極材料。通過改變反應(yīng)溫度來研究溫度對(duì)其樹枝狀結(jié)構(gòu)的影響,并改變反應(yīng)時(shí)間研究其樹枝狀結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理。負(fù)載有樹枝狀Ni_3S_2的泡沫鎳可直接作為無粘結(jié)劑添加的超電電極進(jìn)行電化學(xué)電容性能測試,在120℃6 h條件下制備的樹枝狀Ni_3S_2電極表現(xiàn)出最優(yōu)異的比容量,在2 A/g的充放電電流密度下比容量達(dá)到710F/g,同時(shí)表現(xiàn)出良好的循環(huán)充放電穩(wěn)定性。(2)利用水熱制備的方法,依然是硫代乙酰胺作為硫源,泡沫鎳同時(shí)作為基底和鎳源,通過水熱過程,既完成了氧化石墨烯的還原,又完成了Ni_3S_2顆粒的形成,從而制備出附著在泡沫鎳基底上的Ni_3S_2/graphene復(fù)合物。我們發(fā)現(xiàn)加入石墨烯以后,復(fù)合材料相比于單純Ni_3S_2電容量得到很大的提升,在2 A/g的電流密度下比容量達(dá)到1420 F/g,同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)通過一步水熱的方法,我們制備出了由納米片組成的NiMoO_4@CoMoO_4微球結(jié)構(gòu),同時(shí)對(duì)不同Ni/Co比例的復(fù)合物進(jìn)行了表面形貌、結(jié)構(gòu)、元素組成及價(jià)態(tài)表征以及電化學(xué)電容性能測試。我們發(fā)現(xiàn)Ni/Co比例為8:2的樣品表現(xiàn)出最高的比電容,在2 A/g的電流密度下達(dá)到1601.6 F/g,同時(shí)具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。最后我們將該樣品組裝成紐扣型對(duì)稱超級(jí)電容器,并進(jìn)行了雙電極電容性能測試,表現(xiàn)出較高的比容量,且循環(huán)穩(wěn)定性良好。
【關(guān)鍵詞】：還原氧化石墨烯 納米復(fù)合材料 雙電層機(jī)制 拉法第準(zhǔn)電容特性 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 超級(jí)電容器的概述11-15
• 1.2.1 超級(jí)電容器的分類11-13
• 1.2.2 超級(jí)電容器的特點(diǎn)13-14
• 1.2.3 超級(jí)電容器的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展15-17
• 1.3.1 雙電層電容材料15-16
• 1.3.2 贗電容電極材料16
• 1.3.3 復(fù)合或混合型材料16-17
• 1.4 鎳基和石墨烯基電容材料的研究進(jìn)展17-20
• 1.4.1 石墨烯及其復(fù)合材料的制備17-18
• 1.4.2 石墨烯及其復(fù)合材料在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用18-19
• 1.4.3 鎳基材料在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用19-20
• 1.5 本論文的目的、意義和主要內(nèi)容20-22
• 1.5.1 研究目的和意義20-21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-22
• 第2章 樹枝狀Ni_3S_2的制備及其電容性能研究22-31
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備23-24
• 2.2.2 材料的制備24
• 2.2.3 電化學(xué)性能測試24
• 2.3 結(jié)果與分析24-30
• 2.3.1 樹枝狀Ni_3S_2的形貌表征24-28
• 2.3.2 樹枝狀Ni_3S_2的結(jié)構(gòu)表征28
• 2.3.3 樹枝狀Ni_3S_2的電化學(xué)電容性能28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 Ni_3S_2/graphene復(fù)合材料的制備及其電容性能研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑31-32
• 3.2.2 氧化石墨烯的制備32
• 3.2.3 Ni_3S_2/graphene復(fù)合材料的制備32-33
• 3.3 結(jié)果與分析33-37
• 3.3.1 Ni_3S_2/graphene復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征33-34
• 3.3.2 Ni_3S_2/graphene復(fù)合材料的形貌表征34
• 3.3.3 Ni_3S_2/graphene復(fù)合材料的電化學(xué)電容性能34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 NiMoO_4@CoMoO_4復(fù)合材料的制備及其電容性能研究38-49
• 4.1 引言38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備39
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)材料的制備39
• 4.3 結(jié)果與分析39-48
• 4.3.1 NiMoO_4@CoMoO_4復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征39-41
• 4.3.2 NiMoO_4@CoMoO_4復(fù)合材料的形貌表征41-43
• 4.3.3 NiMoO_4@CoMoO_4復(fù)合材料的電化學(xué)電容性能43-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 總結(jié)與展望49-51
• 5.1 總結(jié)49-50
• 5.2 展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文58

  本文關(guān)鍵詞：鎳基材料及其石墨烯復(fù)合物的超級(jí)電容特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：267209