超级电容器介孔电极材料的合成及性能

论文摘要

超级电容器是一种具有长寿命、高功率的新型储能装置,在诸多领域有广泛的应用。超级电容器电极材料的微观结构、晶体形态、比表面积等与其电化学性能密切相关。介孔材料的孔径范围在2-50nm,有助于提高活性材料的有效比表面积,并且其孔径分布集中,孔容量大,孔径在一定范围内可调,有望提高其比容量。本文通过水热模板法,合成了具有大的比表面积,孔径均一的介孔NiO、MnO2,研究了影响合成介孔NiO、MnO2因素,并对其电容性能进行了研究。1.当表面活性剂SDS用量为0.4g/ml,水热反应温度为100℃、水热反应时间为4h时,所合成的介孔NiO材料具有最高的比容量,在电流密度为0.5A/g时比容量为731F/g,500个循环后容量保持率为63.8%。2.在氧化镍中掺杂不同比例的氧化钴合成了具有海胆形结构的钴镍复合氧化物,适量氧化钴的掺入使得材料的比容量和循环性能都有所提高,当钴镍比为1:4时,在0.5A/g电流密度下,比容量可达到1348F/g,氧化钴含量越高循环性能越稳定。3.用Brij35和CTAB分别成功的合成了介孔NiO,实验表明用Brij35合成的NiO样品具有较高的容量,且大功率性能优良。而用CTAB为模板合成的NiO则比容量较低,仅为前者的1/2。4.在表面活性剂（SDS）用量为0.2g/ml,用萃取法除去模板的情况下合成的介孔MnO2在0.1 A/g电流密度下达到258F/g,1A/g电流密度下达到174 F/g,拥有最高的比容量和最好的倍率性能。5.用CTAB为模板成功的合成了具有花状球形颗粒的MnO2,通过不同温度煅烧发现在200℃煅烧5h后,产物具有最佳的性能,在0.1A/g的电流密度下,比容量能达到195F/g。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 超级电容器简介
• 1.1.1 超级电容器的发展及其特点
• 1.1.2 超级电容器的储能原理
• 1.1.3 超级电容器电极材料的发展及研究现状
• 1.2 介孔材料的简介
• 1.2.1 介孔材料的合成
• 1.2.2 介孔材料合成机理的研究
• 1.2.3 介孔材料的合成路线
• 1.2.4 介孔材料的在电极材料方面的发展优势
• 1.3 本课题的提出及设想
• 参考文献
• 第二章 实验仪器和方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验电池的组装
• 2.2.1 集流体的制作
• 2.2.2 电极的制作
• 2.2.3 测试电池的体系
• 2.3 电极材料的表征及测试方法
• 2.3.1 材料的物性测试
• 2.3.2 材料的电化学测试
• 参考文献
• 第三章 介孔NiO的制备及性能
• 3.1 表面活性剂用量对介孔NiO性能的影响
• 3.1.1 介孔NiO的制备
• 3.1.2 样品结构形貌表征
• 3.1.3 电化学性能测试
• 3.2 制备温度对介孔NiO性能的影响
• 3.2.1 介孔NiO的合成
• 3.2.2 样品形貌结构分析
• 3.2.3 电化学性能测试
• 3.3 反应时间对介孔NiO性能的影响
• 3.3.1 介孔NiO的合成
• 3.3.2 样品结构形貌表征
• 3.3.3 电化学性能测试
• 3.4 Co掺杂对介孔NiO性能的影响
• 3.4.1 样品的合成
• 3.4.2 样品结构形貌表征
• 3.4.3 电化学性能测试
• 3.5 表面活性剂类型对介孔NiO性能的影响
• 3.5.1 样品的合成
• 3.5.2 样品结构形貌表征
• 3.5.3 电化学性能测试
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 2的合成及性能'>第四章 介孔MnO₂的合成及性能
• 2性能的影响'>4.1 煅烧温度对介孔MnO₂性能的影响
• 2的合成'>4.1.1 介孔MnO₂的合成
• 2结构形貌表征（260℃）'>4.1.2 介孔MnO₂结构形貌表征（260℃）
• 4.1.3 样品结构形貌表征（300℃）
• 2'>4.2 萃取法去模板合成介孔MnO₂
• 4.2.1 样品的合成
• 4.2.2 样品结构性能表征
• 4.2.3 电化学性能测试
• 2'>4.3 用CTAB合成介孔MnO₂
• 4.3.1 样品合成
• 4.3.2 样品的结构形貌表征
• 4.3.3 电化学性能测试
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文
• 致谢