鈷基超級(jí)電容器電極材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究

《鈷基超級(jí)電容器電極材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、學(xué)校代碼１０４５９學(xué)號(hào)或申請(qǐng)?zhí)枺玻埃保矗保保保梗埃保埃埃崳娒芗?jí)博士學(xué)位論文鈷基超級(jí)電容器電極材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究作者姓名：王雪兆導(dǎo)師姓名：曹少魁（教授）學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：材料學(xué)完成時(shí)間：２０１８年９月AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofdoctorDesignandFabricateofCo-basedNanocompositesforHigh-PerformanceSupercapacitorByXuezhaoWangSupervisor:Prof.Sha

2、okuiCaoMaterialsScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSeptember,2018學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭遺聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含仟何其他個(gè)人成集休己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集休，均己在文中以明確方式標(biāo)明《本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者：曰期：年反月Ｕ學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使

3、用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校呆留或向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)鄭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮?。崳娀蛘咂渌麖?fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文－－或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定■＝學(xué)位論文作者：１＾０＾／〇曰閂期：＞／＠年／７＿月摘要摘要鈷(Co)基電極材料具有理論容量高、制備方法簡(jiǎn)單、多價(jià)態(tài)等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ某?jí)電容器電極材料之一。但Co基電極材料也存在許多問(wèn)題，如導(dǎo)電

4、性差、循環(huán)穩(wěn)定性不佳、電勢(shì)窗口較窄等，從而限制了其在超級(jí)電容器領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題，本文從材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控方面出發(fā)，分別構(gòu)建了Co-pre納米片@NiCo-LDHs納米片核-殼陣列(Co-pre@NiCo-LDHsNNAs，其中Co-pre為Co(OH)2、Co5(O9.48H8.52)NO3的混合物)、CoO納米片@MnO2納米片核-殼陣列(CoO@MnO2NNAs)、CoO納米線@MnO2納米片核-殼陣列(CoO@MnO2NWAs)、Co9S8@氮摻雜石墨烯復(fù)合材料(Co9S8@NGR)等電極材料。同時(shí)，通過(guò)多元成分間的協(xié)同作用及非對(duì)稱(chēng)電容器的構(gòu)建極大的提高了材料與器件的儲(chǔ)能性能

5、。具體研究?jī)?nèi)容如下：(1)利用電沉積法在泡沫Ni表面生長(zhǎng)具有3D分級(jí)結(jié)構(gòu)的Co-pre@NiCo-LDHs納米片核-殼陣列(Co-pre@NiCo-LDHsNNAs)。通過(guò)粉末X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)前驅(qū)體Co-preNAs、Co-pre@NiCo-LDHsNNAs進(jìn)行物相分析及形貌表征，并探討電沉積電壓、電沉積時(shí)間對(duì)電極材料的微觀形貌和電容性能的影響。通過(guò)循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(GCD)、交流阻抗(EIS)測(cè)試對(duì)電極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行分析研究，當(dāng)電流密度為1Ag-1時(shí)Co-pre@NiCo-LDHsNNAs的比容量達(dá)到171

6、2Fg-1，明顯高于前驅(qū)體Co-preNAs(1416Fg-1)。將Co-pre@NiCo-LDHsNNAs與活性炭(AC)構(gòu)建非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器Co-pre@NiCo-LDHsNNAs//AC并對(duì)其儲(chǔ)能性能進(jìn)行研究，當(dāng)功率密度為0.85kWkg-1時(shí)，能量密度達(dá)到62.33Whkg-1；當(dāng)能量密度為18.88Whkg-1時(shí)，功率密度達(dá)到34.00kWkg-1；電流密度10Ag-1時(shí)，恒流充放電10000次，比容量保持率達(dá)90.92%。(2)利用溶劑熱法在泡沫Ni表面生長(zhǎng)具有3D分級(jí)結(jié)構(gòu)的CoO納米片@MnO2納米片核-殼陣列(CoO@MnO2NNAs)。電化學(xué)性能研究表明CoO@MnO2NNA

7、s在電流密度為2mAcm-2時(shí)，比容量高達(dá)2.40Fcm-2(約1200Fg-1)，優(yōu)于CoO電極材料；探討了KMnO4溶液中的反應(yīng)時(shí)間對(duì)CoO@MnO2NNAs的微觀形貌及電化學(xué)性能的影響，反應(yīng)持續(xù)5小時(shí)得到CoO@MnO2NNAs的電容性能最佳。將具有3D分級(jí)結(jié)構(gòu)的CoO@MnO2NNAs與AC構(gòu)建非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器CoO@MnO2NNAs//AC并對(duì)其超級(jí)電容性能進(jìn)行研究，窗口電壓達(dá)1.7V，