检索结果-南通市图书馆

作者：韩金勋中国矿业大学

学位级别：硕士

混合超级电容器同时拥有高的功率密度和能量密度,是一种极具应用前景的新型电化学储能装置。作为混合超级电容器的关键组成部分,电极材料需要具备优良的电化学性能。镍钴类化合物具有电化学活性高、理论比电容高等优点,被认为是很有发... 详细信息

混合超级电容器同时拥有高的功率密度和能量密度,是一种极具应用前景的新型电化学储能装置。作为混合超级电容器的关键组成部分,电极材料需要具备优良的电化学性能。镍钴类化合物具有电化学活性高、理论比电容高等优点,被认为是很有发展潜力的电极材料。但是,其仍存在实际比电容较低、循环稳定性较差的问题。作为一种简单有效的方法,对电极材料进行形貌调控来获得合适的形貌可以增加材料的比表面积和结构稳定性,进而得到高的比电容和循环寿命。基于以上分析,本文选择以四氧化三钴、钴酸镍和镍钴硫化物作为研究对象,对其形貌进行调控以提高其电化学性能。主要研究内容如下:通过水热和煅烧两步工艺,成功制备了片状和球状的四氧化三钴样品。由于片状四氧化三钴(CoO-S)的纳米片之间存在堆叠团聚,球状四氧化三钴(CoO-F)的核心部分是封闭的,导致二者的比表面积较低,因此对二者的电化学性能产生了不利的影响。与CoO-F相比,CoO-S展现出更好的电化学性能,这与其具有更高的比表面积和更高的离子扩散速率有关。CoO-S在1 A g时的比电容为284.9 F g,循环3000圈后的初始电容保持率可达87.8%。通过在水热反应中选择不同的溶剂和添加剂,分别合成了由纳米棒、纳米片和纳米颗粒组成的Ni CoO微球。在三种Ni CoO中,纳米片组成的Ni CoO(NCO-S)拥有最高的比电容(1 A g下758.9 F g),这归因于其具有更高的比表面积、合适的孔径分布和较好的导电性。组装的NCO-S//r GO HSC器件在功率密度为920.8 W kg时的能量密度可达26.2 Wh kg,在5000圈循环后的电容保持率为99.4%,表现出良好的应用前景。将所制备的三种Ni CoO通过硫化反应转化成对应的Ni CoS,并且可以继续保持硫化前所具有的纳米结构。因为硫化物有着比其对应的氧化物更好的电化学活性和更高的电导率,三种Ni CoS的比电容相较于对应形貌的Ni CoO都得到了提高。由纳米片组成的Ni CoS(NCS-S)的比表面积和电导率最高,因而在1 A g下表现出最高的比电容(947.5 F g)。由于具有更好的结构稳定性,纳米颗粒组成的Ni CoS(NCS-P)展现出最好的循环性能(94.1%)。组装的NCS-S//r GO HSC在功率密度为799.1 W kg时的能量密度可达29.9 Wh kg,5000圈循环后的电容保持率为93.3%。

关键词：混合超级电容器镍钴氧化物镍钴硫化物多级结构电化学性能

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铋系氧化物颗粒的形貌结构及性能研究

铋系氧化物颗粒的形貌结构及性能研究

作者：薛钧升中国矿业大学

学位级别：硕士

铋系氧化物作为功能陶瓷材料中的重要一员,由于具有较好的可见光响应、良好的离子迁移率、高谐振频率稳定性和对生物环境无毒等特点而被广泛应用于光催化、压电、超导和磁学等领域中。本文通过控制水热合成环境,在强碱性条件下成功制备... 详细信息

铋系氧化物作为功能陶瓷材料中的重要一员,由于具有较好的可见光响应、良好的离子迁移率、高谐振频率稳定性和对生物环境无毒等特点而被广泛应用于光催化、压电、超导和磁学等领域中。本文通过控制水热合成环境,在强碱性条件下成功制备出形貌各异的CuBiO、BiFeO和BiMnO微米晶,并分别对三者的化学成分、微观结构以及相关性能进行了详细地讨论。主要工作结论如下:调节水热反应时间,揭示了由众多纳米棒组成的海胆状CuBiO微米球的生长演变过程。这些纳米棒横截面尺寸分布于100-350 nm范围内,并各自沿[001]晶向进行生长。期间晶体受到内部微应力的影响,纳米棒沿各自轴向发生解理,并呈辐射状排列成海胆状微米球。所制备CuBiO对处于300-630 nm波段的可见光展现出较强的吸收性。经可见光辐照,利用与HO间的协同作用实现对罗丹明B(Rh B)有机染料的有效降解,并将降解率提升至89.6%。通过不断提升pH值与反应时间,实现BiFeO微米晶的形貌由正四面体到兰花状再到万寿菊状的转变设计。所制备BiFeO微米晶在1000°C范围内展现出良好的热稳定性,并根据DSC-TG测得的吸热峰确定了物质分解(817°C)和熔化温度点(958°C)。结合热磁曲线和磁滞回线(5 K、300 K)的表征结果,发现在36.3 K左右发生顺磁性与铁磁性间的转变。对比正四面体和兰花状的BiFeO,万寿菊状的BiFeO具有较高的磁化强度(4.8 emu/g)和光电流响应密度(0.37μA/cm)。最后的工作中,在表面活性剂的辅助下成功获得了一维BiMnO微米晶。与BiMnO微米球相比,微米棒状形貌下的介电损耗更强,而这可归因于其突出的界面极化和取向极化作用。在最佳吸波厚度下,BiMnO微米棒于15.6 GHz达到的最强反射损耗数值为–13.1 d B。两组BiMnO微米晶对电磁波的有效吸收应与其高介电损耗和电磁阻抗间的良好匹配有关。

关键词：铋系氧化物形貌调控芬顿反应光电电磁

铁/钴基金属氧化物的制备及其电化学性能的研究

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铁/钴基金属氧化物的制备及其电化学性能的研究

作者：魏小亲中国矿业大学

学位级别：硕士

传统能源的日益枯竭,以及新能源汽车和便携式电子设备的快速发展,促使人们致力于开发各种高效的绿色能源存储技术。超级电容器由于能量密度高、循环寿命长、充放电速度快以及环保无污染等优点而备受关注。在已报道的超级电容器电极材料... 详细信息

传统能源的日益枯竭,以及新能源汽车和便携式电子设备的快速发展,促使人们致力于开发各种高效的绿色能源存储技术。超级电容器由于能量密度高、循环寿命长、充放电速度快以及环保无污染等优点而备受关注。在已报道的超级电容器电极材料中,铁/钴氧化物由于较高的理论比电容而备受关注。但是铁/钴氧化物本身的导电性不高,在电化学反应过程中容易发生体积膨胀,导致结构发生破坏或从集流体上脱落等问题,使其比电容量发生快速衰减。通过铁/钴氧化物与石墨烯(RGO)复合或者直接在集流体上生长等方法,可以改善上述问题。本文通过不同的制备工艺获得了 Fe304/RGO、Co3O4/RGO以及在泡沫镍上原位生长的CoO三种材料,利用TEM、FE-SEM、XRD、XPS等技术进行了微观形貌和结构分析,用恒电流充放电(GCD)、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗(EIS)等电化学测试技术系统测试其电化学性能。主要内容如下:(1)通过共沉淀方法在80℃温度下制备了 Fe3O4/RGO复合材料。Fe3O4的颗粒尺寸约为8-10 nm,与石墨烯复合之后形成独特的双尺度耦合结构,即数十个Fe3O4纳米粒子彼此靠近形成纳米团簇附着在石墨烯表面,各个粒子之间形成一定的空隙,有利于其电化学性能的提高。与Fe3O4纳米粒子相比,Fe304/RGO复合材料具有良好的比电容量和循环稳定性,在5 mV·s-1扫描速度下电容量为553 F·g-1。经过1000次充放电循环之后比电容仅衰减5.87%左右。(2)采用水热-热处理的方法合成了多孔纳米片状的Co3O4。将GO溶于甲醇作为反应溶剂,在同样的条件下获得了石墨烯包覆多孔Co304纳米片的独特结构,石墨烯含量约为24.17%。电化学测试结果表明,Co3O4/RGO的比电容最高可达980F·g-1,在电流密度为5 A·g-1下充放电2000次后依然有91.16%的比电容量。(3)利用水热法在泡沫镍(Ni-foam)基底上直接合成了具有三维有序纳米阵列结构CoO前驱体,并讨论了水热温度对CoO前驱体微观形貌的影响。CoO前驱体纳米片尺寸与纳米片阵列的厚度均随水热温度的增加而升高。350℃真空热处理之后,CoO前驱体转变为CoO,表面出现了大量纳米孔洞。考察CoO/Ni-foam的超级电容器性能发现,水热温度120℃下获得的CoO前驱体在热处理后具有更好的比电容量和循环稳定性。

关键词：超级电容器 Fe3O4/RGO Co3O4/RGO CoO 泡沫镍电化学性能测试

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铁氧体与软铋矿的电磁吸波性能研究

铁氧体与软铋矿的电磁吸波性能研究

作者：赵家辉中国矿业大学

学位级别：硕士

近年来,电磁污染严重影响人类健康,吸波功能在军事领域日益受到重视,迫切需要发展高效廉价的新型微波吸收材料。在已报道的吸波材料合成方法中,氧化沉淀法由于具有产率高、设备简单、产物可控和安全可靠等特点得到了广泛应用。本文通过... 详细信息

近年来,电磁污染严重影响人类健康,吸波功能在军事领域日益受到重视,迫切需要发展高效廉价的新型微波吸收材料。在已报道的吸波材料合成方法中,氧化沉淀法由于具有产率高、设备简单、产物可控和安全可靠等特点得到了广泛应用。本文通过氧化沉淀法分别合成了纳米结构的FeO、Co FeO和BiMnO,并充分讨论了它们的成分、微观结构、电磁性能和微波吸收机制。通过调控表面活性剂得到了不同形状的单晶FeO,其中FeO纳米块的尺寸分布在30-200 nm的较宽范围,FeO纳米球的均匀尺寸约为50 nm,而FeO纳米线具有不均匀的长径比。通过性能测试发现FeO纳米块具有比FeO纳米线和FeO纳米球更高的饱和磁化强度和矫顽力,而FeO纳米线和FeO纳米块的反射损耗分别达到-29.7 dB和-22.6 dB的最小值。FeO纳米球在较高频率获得了良好的衰减常数是因为有效的电磁匹配。对于CoFeO纳米晶,本文通过控制其钴/铁(Co/Fe)比实现了对电磁性能的调控。其介电弛豫峰源于取向极化并受氧空位密度影响,在较高的Co/Fe比下,由于磁晶各向异性的增加,磁共振峰向较高的频率移动。由于介电弛豫和磁共振的有效匹配,Co FeO纳米晶表现出优异的微波吸收性能。最后,本文采用微波辅助加热,制备了平均粒径为11.5-16.8μm的BiMnO微米粒子。它们的形状由单个或多个相互交叉的四面体组成,并且每个四面体表面都为有序排列的纳米立方块阵列结构。在电磁测试中,它的介电常数和磁导率都显示出强于弛豫的共振现象,并只得到了一个最小值为-39.1 dB的锥状反射损耗峰,有效微波吸收带宽为12.7-14.6 GHz。

关键词： Fe3O4 CoxFe3-xO4 Bi12MnO20 微波吸收

矿物粉体和有机体表面金属化及其吸波性能研究

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矿物粉体和有机体表面金属化及其吸波性能研究

作者：陈昭中国矿业大学

学位级别：硕士

随着电子工业技术的高速发展,电磁污染日益严重,同时伴随隐身技术对材料吸波性能需求的提高,开发新型质轻、频宽和吸收强的吸波材料越来越重要。本文采用的是化学镀的方法,该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们广泛的关注。为了... 详细信息

随着电子工业技术的高速发展,电磁污染日益严重,同时伴随隐身技术对材料吸波性能需求的提高,开发新型质轻、频宽和吸收强的吸波材料越来越重要。本文采用的是化学镀的方法,该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们广泛的关注。为了探究新型高性能的吸波材料,本文主要在三种不同基体材料(高岭土、碳纳米管和大肠杆菌)复合纳米金属涂层,即在高岭土表面、碳纳米管表面镀覆Co-P涂层和在大肠杆菌表面镀覆纯金属Co涂层。首先在经过前期处理过后的高岭土进行表面镀覆Co-P层,对获得的涂层进行SEM、XRD、EDS和网络矢量分析仪表征。其次对碳纳米管进行化学镀,首先要对其进行前处理,包括去胶、除油、粗化,之后在进行活化、敏化和还原,对获得Co-P层包覆碳纳米管的微观形貌、晶体结构、成分和电磁参数进行表征。最后在大肠杆菌表面进行化学镀,同样对其进行前处理过后,在镀液中施镀,对获得的纯Co包覆大肠杆菌的样品进行微观形貌、晶体结构、成分和电磁参数进行表征。由实验结果表明:在高岭土表面化学镀之后,由EDS和XRD可知表面成功镀覆了一层Co-P层。由磁滞回线可知,XK/Co-P的饱和磁化强度和矫顽力分别为25.04A·m2·kg-1和1652.35A·m-1。并且由电磁性能可知,其在频率为6GHz左右,其中XK/Co-P的反射损耗达到了-10dB左右,表现出优良的吸波性能。主要原因可能是层片状的高岭土相比团聚状的高岭土表面吸附更多的Co-P涂层,表现出良好的吸波性能。由TEM可知在CNTs表面上制备了厚度为2.95nm的均匀Co-P涂层,同时可知,中空厚度为4.12nm,壁厚为3.88nm。由反射损耗与频率的变化关系可知,随着匹配厚度的增加,吸波频宽降低,吸收峰增强。当匹配厚度为2.5mm的时候,其反射损耗值为-20dB左右。对纯Co包覆大肠杆菌实验中,由EDS和面扫结果可知水合肼成功还原了镀液当中的Co,得到了纯Co的涂层。由TEM和相应的线扫结果可知Co涂层的厚度是均匀的。在电磁吸波性能方面,当匹配厚度为2.0mm时,其相对应的反射损耗为-29dB,对于电磁波的吸收得到了将近95%以上。而且随着匹配厚度的增加,吸收峰往低频方向迁移,表现出较强的吸波性能。

关键词：化学镀矿物粉体有机体次亚磷酸钠水合肼电磁性能