刘文昊:ZIF-8衍生碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究论文

刘文昊:ZIF-8衍生碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究论文

本文主要研究内容

作者刘文昊(2019)在《ZIF-8衍生碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究》一文中研究指出:为了应对电动汽车、可穿戴电子设备等产业的发展需求,研究者们在高功率储能器件、柔性储能器件等研究领域投入了大量的资金和人力。超级电容器(SC)具有高功率密度、长循环寿命,被认为是一种拥有广阔前景的储能装置。然而,较低的能量密度限制了超级电容器的实际应用。因而,具有较高能量密度的离子液体基高电压超级电容器(ILSC)和锂离子电容器(LIC)引起了广泛的关注。至今,对于ILSC电极和LIC负极来说,设计合成高性能的电极材料仍然是一项巨大挑战。本论文设计并制备了新型ILSC电极材料和LIC负极材料,相应的研究内容概括如下:1.本文制备了一种新型多级孔结构多孔碳/rGO复合材料(HC-40-4),该材料具有理想的的形貌和孔结构,其中,MOFs衍生的多孔碳以纳米多面体的形式均匀分布在rGO片层上,形成独特的结构。HC-40-4具有高比表面积(2837 m2/g)、合理的介孔/微孔分布和氮掺杂。在测试过多种合成材料的电化学性能后,本文选用HC-40-4和EMIMBF4/PVDF-HFP凝胶电解质组装了高电压柔性超级电容器。柔性器件表现出高比电容(201 F/g)、优异的倍率/循环性能、高能量密度/功率密度。其中,功率密度为438W/kg时,能量密度高达86 Wh/kg,功率密度升至17500 W/kg时,能量密度仍保持在61Wh/kg。此外,器件在不同的弯曲角度下,仍然具有较好的容量保持率,证明HC-40-4材料在柔性可穿戴储能器件领域中有着广阔的应用前景。2.本文利用纳米氧化锌、氧化石墨、相应的有机配体等原料,合成了ZnO@ZIF-8/GO前驱体,在特定条件下碳化并酸洗后,得到了新型具有中空结构的多孔碳/rGO复合材料(HCZ-650)。HCZ-650拥有中空结构和导电网络,表现出优异的储锂性能。HCZ-650作为负极材料,商业活性炭(YP-80)作为正极材料组装而成的锂离子电容器软包器件表现出高能量密度(76.6 Wh/kg)和高功率密度(29973 W/kg)。与此同时,发现LIC中正负极活性物质质量比为3:1时,器件的性能最佳。此外,LIC具有长循环寿命和优良的倍率性能,表明HCZ-650复合材料具有很大的应用潜力。

Abstract

wei le ying dui dian dong qi che 、ke chuan dai dian zi she bei deng chan ye de fa zhan xu qiu ,yan jiu zhe men zai gao gong lv chu neng qi jian 、rou xing chu neng qi jian deng yan jiu ling yu tou ru le da liang de zi jin he ren li 。chao ji dian rong qi (SC)ju you gao gong lv mi du 、chang xun huan shou ming ,bei ren wei shi yi chong yong you an kuo qian jing de chu neng zhuang zhi 。ran er ,jiao di de neng liang mi du xian zhi le chao ji dian rong qi de shi ji ying yong 。yin er ,ju you jiao gao neng liang mi du de li zi ye ti ji gao dian ya chao ji dian rong qi (ILSC)he li li zi dian rong qi (LIC)yin qi le an fan de guan zhu 。zhi jin ,dui yu ILSCdian ji he LICfu ji lai shui ,she ji ge cheng gao xing neng de dian ji cai liao reng ran shi yi xiang ju da tiao zhan 。ben lun wen she ji bing zhi bei le xin xing ILSCdian ji cai liao he LICfu ji cai liao ,xiang ying de yan jiu nei rong gai gua ru xia :1.ben wen zhi bei le yi chong xin xing duo ji kong jie gou duo kong tan /rGOfu ge cai liao (HC-40-4),gai cai liao ju you li xiang de de xing mao he kong jie gou ,ji zhong ,MOFsyan sheng de duo kong tan yi na mi duo mian ti de xing shi jun yun fen bu zai rGOpian ceng shang ,xing cheng du te de jie gou 。HC-40-4ju you gao bi biao mian ji (2837 m2/g)、ge li de jie kong /wei kong fen bu he dan can za 。zai ce shi guo duo chong ge cheng cai liao de dian hua xue xing neng hou ,ben wen shua yong HC-40-4he EMIMBF4/PVDF-HFPning jiao dian jie zhi zu zhuang le gao dian ya rou xing chao ji dian rong qi 。rou xing qi jian biao xian chu gao bi dian rong (201 F/g)、you yi de bei lv /xun huan xing neng 、gao neng liang mi du /gong lv mi du 。ji zhong ,gong lv mi du wei 438W/kgshi ,neng liang mi du gao da 86 Wh/kg,gong lv mi du sheng zhi 17500 W/kgshi ,neng liang mi du reng bao chi zai 61Wh/kg。ci wai ,qi jian zai bu tong de wan qu jiao du xia ,reng ran ju you jiao hao de rong liang bao chi lv ,zheng ming HC-40-4cai liao zai rou xing ke chuan dai chu neng qi jian ling yu zhong you zhao an kuo de ying yong qian jing 。2.ben wen li yong na mi yang hua xin 、yang hua dan mo 、xiang ying de you ji pei ti deng yuan liao ,ge cheng le ZnO@ZIF-8/GOqian qu ti ,zai te ding tiao jian xia tan hua bing suan xi hou ,de dao le xin xing ju you zhong kong jie gou de duo kong tan /rGOfu ge cai liao (HCZ-650)。HCZ-650yong you zhong kong jie gou he dao dian wang lao ,biao xian chu you yi de chu li xing neng 。HCZ-650zuo wei fu ji cai liao ,shang ye huo xing tan (YP-80)zuo wei zheng ji cai liao zu zhuang er cheng de li li zi dian rong qi ruan bao qi jian biao xian chu gao neng liang mi du (76.6 Wh/kg)he gao gong lv mi du (29973 W/kg)。yu ci tong shi ,fa xian LICzhong zheng fu ji huo xing wu zhi zhi liang bi wei 3:1shi ,qi jian de xing neng zui jia 。ci wai ,LICju you chang xun huan shou ming he you liang de bei lv xing neng ,biao ming HCZ-650fu ge cai liao ju you hen da de ying yong qian li 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自东北师范大学的刘文昊,发表于刊物东北师范大学2019-07-08论文,是一篇关于金属有机框架论文,离子液体论文,锂离子电容器论文,柔性超级电容器论文,东北师范大学2019-07-08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,资料来自东北师范大学2019-07-08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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