本文主要研究内容
作者高玉莹（2019）在《碳布基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究》一文中研究指出：超级电容器因为功率密度高,充放电速度快,能量转换效率高,无记忆效应和环境友好等优势,在电动汽车、航空航天及信息通讯等领域拥有广泛的应用前景。近些年来,为了满足高度集成电子器件的小型化和轻薄化需求,研究者们在超级电容器的轻薄性和灵活性方面投入了大量精力,创造出各种柔性的可穿戴电子仪器。碳布因为稳定的电化学性能,3D多孔结构,优异的导电性和机械稳定性能,经常被用作柔性超级电容器电极的基底材料。然而,纯碳纤维具有较低的比电容和能量密度,因此,制备出具有高电化学活性的柔性电极材料成为当前研究的热点。本文将碳布用作基底材料,在上面负载锰基氧化物（MnO2,LiMn2O4,Mn2O3）或碳材料（氮掺杂碳NC）制成复合材料,MnO2作为MnO2是最有希望的赝电容材料,具有理想的电容行为,丰富的原料和环境友好性等优点,而碳材料作为最常用的具有双电层电容特性的活性材料,不仅可以提供高比表面积,也可以作为导电基质供MnO2负载在其表面上,MnO2-C复合材料的协同效应可以提高电极材料的导电性,改善超级电容器的电化学性能。本文还对合成的各种复合材料进行了一系列的物相形貌及电化学性能表征。其主要研究内容和结果如下:（1）以碳布为基底,通过原位氧化还原反应制备了CC/MnO2中间体,然后以丙酮做还原剂,LiOH·H2O提供锂源,通过水热反应合成了CC/MnO2/LiMn2O4复合材料。对其晶体结构、形貌特点、比表面积和孔径分布等进行了XRD、SEM、BET表征,并通过电化学工作站测试其电化学性能。结果表明,MnO2纳米结构均匀包覆在碳纤维上,LiMn2O4以六面体形分布在MnO2表面,在0.5 A g-1电流密度下,CC/MnO2/LiMn2O4的比容量为292.91 F g-1,经过1000次循环后容量保留率为86.81%。（2）通过氧化还原反应制备CC/MnO2中间体,然后以生成的MnO2作为锰源与均苯三甲酸室温反应形成Mn-MOF,最后在400℃的空气气氛下煅烧形成CC/MnO2/Mn2O3。对其晶体结构及孔径分布等特征进行了一系列的表征和测试,并通过电化学工作站进行电化学性能测试。结果表明,CC/MnO2/Mn2O3的比表面积高达99.77m2g-1,在0.5 A g-1的电流密度下,其比电容可以达到473.33 F g-1,经过3000次的循环测试后其容量可以保留88.04%。当与活性碳制成CC/MnO2/Mn2O3//AC非对称超级电容器（ASC）时,当功率密度为1.1 kW kg-1时,其能量密度可以达到88 W h kg-1。（3）通过原位氧化还原反应制备了CC/MnO2中间体,然后以制备的MnO2作锰源与1,3,5-均苯三甲酸于室温反应下反应合成了CC/MnO2/Mn-MOF,最后在氮气气氛下对其进行退火处理形成了CC/MnO2/NC复合材料,对其结构形貌以及电化学性能进行了表征及分析。结果表明,MnO2/NC材料以蜂窝状多孔结构均匀分布在碳纤维上。在0.5 A g-1的电流密度下,CC/MnO2/NC的比电容为640 F g-1,优于CC/MnO2的比电容233.52 F g-1,并且经过3000圈的循环测试后,CC/MnO2/NC的容量保留率高达94.64%。当组装成CC/MnO2/NC//AC非对称超级电容器时,当功率密度为1 kW kg-1时,其最高能量密度为69.44 W h kg-1;而当能量密度为7.2 W h kg-1时,取得最大功率密度10 kW kg-1。
Abstract
chao ji dian rong qi yin wei gong lv mi du gao ,chong fang dian su du kuai ,neng liang zhuai huan xiao lv gao ,mo ji yi xiao ying he huan jing you hao deng you shi ,zai dian dong qi che 、hang kong hang tian ji xin xi tong xun deng ling yu yong you an fan de ying yong qian jing 。jin xie nian lai ,wei le man zu gao du ji cheng dian zi qi jian de xiao xing hua he qing bao hua xu qiu ,yan jiu zhe men zai chao ji dian rong qi de qing bao xing he ling huo xing fang mian tou ru le da liang jing li ,chuang zao chu ge chong rou xing de ke chuan dai dian zi yi qi 。tan bu yin wei wen ding de dian hua xue xing neng ,3Dduo kong jie gou ,you yi de dao dian xing he ji xie wen ding xing neng ,jing chang bei yong zuo rou xing chao ji dian rong qi dian ji de ji de cai liao 。ran er ,chun tan qian wei ju you jiao di de bi dian rong he neng liang mi du ,yin ci ,zhi bei chu ju you gao dian hua xue huo xing de rou xing dian ji cai liao cheng wei dang qian yan jiu de re dian 。ben wen jiang tan bu yong zuo ji de cai liao ,zai shang mian fu zai meng ji yang hua wu （MnO2,LiMn2O4,Mn2O3）huo tan cai liao （dan can za tan NC）zhi cheng fu ge cai liao ,MnO2zuo wei MnO2shi zui you xi wang de yan dian rong cai liao ,ju you li xiang de dian rong hang wei ,feng fu de yuan liao he huan jing you hao xing deng you dian ,er tan cai liao zuo wei zui chang yong de ju you shuang dian ceng dian rong te xing de huo xing cai liao ,bu jin ke yi di gong gao bi biao mian ji ,ye ke yi zuo wei dao dian ji zhi gong MnO2fu zai zai ji biao mian shang ,MnO2-Cfu ge cai liao de xie tong xiao ying ke yi di gao dian ji cai liao de dao dian xing ,gai shan chao ji dian rong qi de dian hua xue xing neng 。ben wen hai dui ge cheng de ge chong fu ge cai liao jin hang le yi ji lie de wu xiang xing mao ji dian hua xue xing neng biao zheng 。ji zhu yao yan jiu nei rong he jie guo ru xia :（1）yi tan bu wei ji de ,tong guo yuan wei yang hua hai yuan fan ying zhi bei le CC/MnO2zhong jian ti ,ran hou yi bing tong zuo hai yuan ji ,LiOH·H2Odi gong li yuan ,tong guo shui re fan ying ge cheng le CC/MnO2/LiMn2O4fu ge cai liao 。dui ji jing ti jie gou 、xing mao te dian 、bi biao mian ji he kong jing fen bu deng jin hang le XRD、SEM、BETbiao zheng ,bing tong guo dian hua xue gong zuo zhan ce shi ji dian hua xue xing neng 。jie guo biao ming ,MnO2na mi jie gou jun yun bao fu zai tan qian wei shang ,LiMn2O4yi liu mian ti xing fen bu zai MnO2biao mian ,zai 0.5 A g-1dian liu mi du xia ,CC/MnO2/LiMn2O4de bi rong liang wei 292.91 F g-1,jing guo 1000ci xun huan hou rong liang bao liu lv wei 86.81%。（2）tong guo yang hua hai yuan fan ying zhi bei CC/MnO2zhong jian ti ,ran hou yi sheng cheng de MnO2zuo wei meng yuan yu jun ben san jia suan shi wen fan ying xing cheng Mn-MOF,zui hou zai 400℃de kong qi qi fen xia duan shao xing cheng CC/MnO2/Mn2O3。dui ji jing ti jie gou ji kong jing fen bu deng te zheng jin hang le yi ji lie de biao zheng he ce shi ,bing tong guo dian hua xue gong zuo zhan jin hang dian hua xue xing neng ce shi 。jie guo biao ming ,CC/MnO2/Mn2O3de bi biao mian ji gao da 99.77m2g-1,zai 0.5 A g-1de dian liu mi du xia ,ji bi dian rong ke yi da dao 473.33 F g-1,jing guo 3000ci de xun huan ce shi hou ji rong liang ke yi bao liu 88.04%。dang yu huo xing tan zhi cheng CC/MnO2/Mn2O3//ACfei dui chen chao ji dian rong qi （ASC）shi ,dang gong lv mi du wei 1.1 kW kg-1shi ,ji neng liang mi du ke yi da dao 88 W h kg-1。（3）tong guo yuan wei yang hua hai yuan fan ying zhi bei le CC/MnO2zhong jian ti ,ran hou yi zhi bei de MnO2zuo meng yuan yu 1,3,5-jun ben san jia suan yu shi wen fan ying xia fan ying ge cheng le CC/MnO2/Mn-MOF,zui hou zai dan qi qi fen xia dui ji jin hang tui huo chu li xing cheng le CC/MnO2/NCfu ge cai liao ,dui ji jie gou xing mao yi ji dian hua xue xing neng jin hang le biao zheng ji fen xi 。jie guo biao ming ,MnO2/NCcai liao yi feng wo zhuang duo kong jie gou jun yun fen bu zai tan qian wei shang 。zai 0.5 A g-1de dian liu mi du xia ,CC/MnO2/NCde bi dian rong wei 640 F g-1,you yu CC/MnO2de bi dian rong 233.52 F g-1,bing ju jing guo 3000juan de xun huan ce shi hou ,CC/MnO2/NCde rong liang bao liu lv gao da 94.64%。dang zu zhuang cheng CC/MnO2/NC//ACfei dui chen chao ji dian rong qi shi ,dang gong lv mi du wei 1 kW kg-1shi ,ji zui gao neng liang mi du wei 69.44 W h kg-1;er dang neng liang mi du wei 7.2 W h kg-1shi ,qu de zui da gong lv mi du 10 kW kg-1。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中北大学的高玉莹，发表于刊物中北大学2019-07-04论文，是一篇关于柔性超级电容器论文,碳布论文,电化学性能论文,中北大学2019-07-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中北大学2019-07-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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