多孔结构氧化镍、氧化钴的制备及其超电容性能的研究

论文摘要

介孔分子筛是一类孔径在2-50 nm之间可调的无机多孔材料。它具有大比表面积、规整的孔道排列以及良好的水热稳定性,因此能被广泛用于催化、分离、纳米反应器、药物释放以及光电传感器等领域。在文献调查的基础之上,本论文进行了几种典型介孔分子筛的制备与表征,主要包括:以三嵌段共聚物EO20PO70EO20在溶液相中自组装形成的液晶相作为软模板合成具有有序介孔孔道结构的KIT-6及SBA-15。利用现代表征手段,包括XRD、TEM、SEM、氮气吸附-脱附仪等对产物成分、形貌、结构等进行分析表征,并对它们的形成机理进行了探讨。我们将制备出的KIT-6和SBA-15分子筛作为硬模板,以其为载体,将金属钴、镍的前体（以硝酸盐的形式）溶液浸渍进介孔分子筛后,然后通过搅拌、干燥、焙烧、除模板等过程获得具有比表面积大、高度分散的介孔金属氧化物。并再此基础上,逐步改变分子筛模板、原料配比、焙烧温度等条件,通过氮气吸附-脱附仪等仪器,观察条件改变对产物结构的影响。电化学电容器作为一种新型储能器件,具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和宽使用温度范围等特点。电化学电容器的研究主要集中于高性能电容器材料的制备。本论文中,我们将所制备的多孔金属氧化物材料制备成电极对其进行了电化学性能测试,循环伏安曲线和恒电流充放电曲线的结果表明具有介孔结构的NiO、Co3O4电极材料都呈现出良好的超电容性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 介孔材料概述
• 1.2 介孔材料的合成
• 1.2.1 合成机理
• 1.2.2 合成条件
• 1.2.3 介孔材料合成过程中的组分间作用力
• 1.2.4 非硅基介孔结构材料
• 1.2.5 改性介孔硅酸盐
• 1.2.6 介孔材料的表征
• 1.3 介孔材料的应用
• 1.4 超级电容器简介
• 1.4.1 超级电容器的发展历史
• 1.4.2 超级电容器的分类及储能原理
• 1.4.3 超级电容器的性能特点
• 1.4.4 超级电容器的应用特点
• 1.4.5 超级电容器的国内外发展与产业化状况
• 1.4.6 超级电容器用电极材料
• 第二章 KIT-6、SBA-15 介孔材料的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 KIT-6 样品制备
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 样品合成
• 2.2.3 表征方法
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 SBA-15 样品制备
• 2.3.1 原料与试剂
• 2.3.2 样品合成
• 2.3.3 表征方法
• 2.3.4 结果与讨论
• 2.4 小结
• 2.5 展望
• 3O₄介孔材料的合成与表征'>第三章 Co₃O₄介孔材料的合成与表征
• 3.1 引言
• 3O₄的制备'>3.2 介孔Co₃O₄的制备
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 合成方法
• 3.2.3 表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3O₄结构的影响'>3.4 改变实验条件研究其对介孔Co₃O₄结构的影响
• 3O₄-KIT-6-100 焙烧温度'>3.4.1 改变Co₃O₄-KIT-6-100 焙烧温度
• 3O₄-SBA-15 的反应物配比'>3.4.2 改变Co₃O₄-SBA-15 的反应物配比
• 3.5 超电容性能测试
• 3.5.1 电极的制备
• 3.5.2 实验装置
• 3.5.3 测试方法和原理
• 3.5.4 测试结果与分析
• 3.6 小结
• 第四章 NiO 介孔材料的合成与表征
• 4.1 引言
• 4.2 介孔NiO 的制备
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 合成方法
• 4.2.3 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 超电容性能测试与分析
• 4.5 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文