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《超級電容器用釩基納米材料制備及其電化學(xué)性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、超級電容器用釩基納米材料制備及其電化學(xué)性能研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：汪亮指導(dǎo)教師：王雨副教授李鴻乂副教授專業(yè)：冶金工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二O一五年五月SynthesisofVanadium-basedNanomaterialsandTheirElectrochemicalPerformanceforSupercapcitorsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegree
2、ofEngineeringByWangLiangSupervisedbyAss.Prof.WangYuAss.Prof.Hong-YiLiSpecialty:MetallurgyEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要釩氧化物及其衍生物以其特殊的開放層狀結(jié)構(gòu)和多價態(tài)而具有獨特的物理化學(xué)性能，在儲能領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。當(dāng)前，釩基電極材料普遍存在實際容量較低、循環(huán)性能和倍率性能不佳等缺陷，嚴(yán)重
3、制約了其商業(yè)化的推廣。隨著納米技術(shù)的日新月異，制備具有特殊形貌、結(jié)構(gòu)和組成，并具有優(yōu)異電化學(xué)性能的釩基納米電極材料是這一研究領(lǐng)域熱點。本文以水熱法為基礎(chǔ)，通過新型方法的設(shè)計和優(yōu)化，合成了不同形貌不同組成的釩基納米材料，重點研究了材料的生長機理及其用作超級電容器電極材料的電化學(xué)性能。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：針對釩氧化物普遍存在的導(dǎo)電性能差和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等缺陷，提出通過在釩氧++層間摻雜NH4離子，一方面增加材料的導(dǎo)電性；另一方面嵌入的NH4離子擴大層間距的同時也作為層間支柱，從而降低了導(dǎo)電離子擴散阻力和增加了層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。設(shè)計了一種新型的溶膠?
4、凝膠/水熱法，合成寬度在200nm～1um、厚度50nm～100nm和長度可達幾十微米，分散均勻的超長(NH4)2V6O16?1.5H2O納米帶，并探究了其生長機理。在1mol/L的硝酸鈉電解液中，50mA/g的電流密度下材料比容量可達220F/g以上，然而材料的循環(huán)性能仍有待提高，62次恒流充放電循環(huán)后的比容量保持率約為50%。針對(NH4)2V6O16?1.5H2O納米帶存在的循環(huán)性能和倍率性能不佳的問題，通過研究發(fā)現(xiàn)，材料的形貌易破壞和在水系電解液中的穩(wěn)定較差可能是電化學(xué)性能不佳的原因。設(shè)計了一種多元醇水熱法合成新型刺球狀3維釩基納米材料，該材
5、料為中心實心周圍納米棒呈放射狀分布的核殼結(jié)構(gòu)。該材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，350℃焙燒和制備電極過程中的研磨都對形貌破壞較小。通過XPS分析，材料中的釩為混合價態(tài)，在電化學(xué)測試過程中發(fā)生劇烈的電化學(xué)反應(yīng)，在一定程度上提高了材料的容量。在1mol/L的硝酸鈉電解液中，初次測試充電容量達500F/g以上，放電容量達372F/g，但材料仍然存在循環(huán)性能較差的缺點，54次恒流充放電循環(huán)后放電容量穩(wěn)定在120F/g，保持率約為33%。對于本文所提出的多元醇水熱法，通過對實驗參數(shù)的微調(diào)，能夠合成0維至3維不同形貌的納米材料，通過控制氣氛的熱處理可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的釩氧化物
6、，為深入研究和開發(fā)新型釩基納米材料提供了新思路和方法，為超級電容器提供了大量備選電極材料。關(guān)鍵詞：超級電容器，(NH4)2V6O16?1.5H2O，釩基納米材料，電化學(xué)性能I英文摘要ABSTRACTVanadiumoxideandtheirderivativeshavetremendousapplicationpotentialaselectrodematerialinenergystoragefieldowingtotheirspeciallayerstructureandmulti-formofoxidationstates,whichhaveu
7、niquephysicochemicalproperties.Now,thecommonproblemsofthevanadium-basedelectrodematerialsareincludelowrealspecificcapcity,poorcyclingstabilityandratecapability.Withthedevelopmentofnanotechnology,therehasbeengreatinterestinsynthesizingnovelvanadium-basednanomaterialswithspecialm
8、orphology,structureandcomponents.Basedonthehydrotherma
