检索结果-南通市图书馆

聚磷腈衍生碳修饰碳纤维电极的制备及其复合结构超级电容器的研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

聚磷腈衍生碳修饰碳纤维电极的制备及其复合结构超级电容器的研究

作者：魏枫江西理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的高速发展,人类对绿色环保的储能技术提出了更高的要求。超级电容器相比于其他储能设备而言,具有功能密度高、充放电速度快和循环寿命长等优势,在新能源汽车、航空航天、国防军工等领域应用潜力巨大。电极材料作为超级电... 详细信息

随着科学技术的高速发展,人类对绿色环保的储能技术提出了更高的要求。超级电容器相比于其他储能设备而言,具有功能密度高、充放电速度快和循环寿命长等优势,在新能源汽车、航空航天、国防军工等领域应用潜力巨大。电极材料作为超级电容器的核心部件,对其电化学电容性能起着至关重要的作用。杂原子掺杂多孔碳材料因其导电性优良、微孔介孔丰富、表面化学结构理想,在高性能电极材料上的应用和研究广泛。同时,随着多功能复合材料的兴起,碳纤维复合材料结构超级电容器概念被提出,结构超级电容器因有望实现结构承载和储能功能的一体化融合,而成为功能复合材料领域研究的热点。作为结构超级电容器的电极,碳纤维存在比表面积低、化学惰性大、比电容有限等不足,极大地限制了结构超级电容器的储能性能,因此需通过改性处理提高其比表面积并构筑丰富的导电孔隙结构,提升电荷及离子在碳纤维表面的富集密度。本文通过原位模板聚合,可控制备了纳米管状聚磷腈和聚磷腈杂化涂层修饰碳纤维材料,并以此为前驱体通过碳化工艺分别制备了杂原子掺杂多孔碳纳米材料和聚磷腈衍生碳修饰碳纤维,并将其用于电极材料,同时实现了碳纤维凝胶超级电容器和结构超级电容器的制备,并获得了理想的研究结果。具体研究内容和结果如下:(1)选用合适的共聚单体,通过原位模板聚合制备了纳米管状聚磷腈材料,将其高温碳化制得了杂原子掺杂的聚磷腈衍生多孔碳材料,研究了碳化温度对其材料结构和超级电容性能的影响。通过本方案成功制备了高比表面积、高杂原子掺杂量的一维纳米多孔碳材料,将其用于超级电容器电极(电解液为3M KOH),表现出优异的超级电容性能(10m V/s扫速下测得比电容可达246.7 F/g)和长循环寿命(经循环充放电1000次,比电容还可保持98.5%)。(2)通过原位模板聚合在碳纤维表面组装了聚磷腈纳米涂层,并将其高温碳化制备得到聚磷腈衍生碳修饰碳纤维电极,深入分析了其表面结构和电化学性能。通过本方案可制得3D交织碳纳米材料修饰的碳纤维,并在纤维表面实现N、P、S杂原子的原位掺杂。在三电极电化学测试体系中,当扫速为10 m V/s时,比电容可达到2828.12 m F/cm,且循环充放电1000次过程中,比电容基本稳定不变。将其作为电极组装成全固态凝胶超级电容器,比电容最高可达550.1m F/cm(10 m V/s),功率密度可达到8.35 m W/cm。(3)将聚磷腈衍生碳修饰碳纤维作为电极制备结构超级电容器,并研究了其电化学电容性能、力学性能及其结构-储能多功能性。结构超级电容器的储能方式以双电层电容为主,比电容可达51.35 m F/cm,经循环充放电1000次,比电容还可保持92.72%,测得的功率密度最高为386.61μW/cm,能量密度最高为6.44μWh/cm。其弯曲屈服强度和模量分别为17.23 MPa和1.9 GPa,展现出良好的结构-储能多功能性。

关键词：结构超级电容器碳纤维电极聚磷腈衍生碳电化学性能

碳化硅衍生碳及其复合材料的制备与储能性质研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

碳化硅衍生碳及其复合材料的制备与储能性质研究

作者：于艳艳武汉科技大学

学位级别：硕士

以聚碳硅烷(PCS)及其与中间相沥青(MP)的共混物为原料,通过不同温度高温热解制备碳化硅(SiC)前驱体和碳化硅/中间相沥青炭前驱体,将得到的前驱体在1000oC条件下采用氯气刻蚀,成功制备了碳化硅衍生碳(SiC-CDCs)和碳化硅衍生碳/中间相沥... 详细信息

以聚碳硅烷(PCS)及其与中间相沥青(MP)的共混物为原料,通过不同温度高温热解制备碳化硅(SiC)前驱体和碳化硅/中间相沥青炭前驱体,将得到的前驱体在1000oC条件下采用氯气刻蚀,成功制备了碳化硅衍生碳(SiC-CDCs)和碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料(SiC-CDCs/MPC)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和N吸/脱附法等表征方法,研究了热解温度对SiC前驱体及SiC-CDCs和SiC-CDCs/MPC的物相、形貌、孔结构和分布的影响;并将制备的材料作为超级电容器的电极材料,测试了其电化学性能。结果表明:(1)采用氯气刻蚀聚碳硅烷热解生成的SiC,可以得到具有较高比表面积和亚纳米孔(碳硅烷和中间相沥青按不同质量比比例共混,在1800?C温度下热解生成SiC/MPC-1800前驱体;采用氯气刻蚀得到微孔结构为主的SiC-CDCs/MPC-1800。将复合材料作为超级电容器电极材料,在不同电流密度下均具有较好的电化学性能,PCS/MPC比例为1.5:1时,超级电容性能最优。(3)选取PCS/MPC比例为1.5:1的共混物在1200?C、1600?C、1800?C、2400?C四个温度下热解并刻蚀,得到SiC-CDCs/MPC-T复合材料,将其作为超级电容器的电极材料,均具有较高的比电容;当热解温度为1600?C时,SiC-CDCs/MPC-1600复合材料的电化学性能最优,且在不同电流密度下仍可以表现出较好的超级电容性能,倍率性能最好。

关键词：聚碳硅烷中间相沥青衍生碳孔结构超级电容器

熔盐电解碳化钛制备钛镍合金与碳化钛衍生碳的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

熔盐电解碳化钛制备钛镍合金与碳化钛衍生碳的研究

作者：吴明涛东北大学

学位级别：硕士

随着纳米材料研究与应用地迅速发展,作为多用途的新型功能的碳材料备受关注,其中碳化物衍生碳(Carbide-derived carbon,简称CDC)是以碳化物为前驱体,设法去除晶格中的非碳原子,剩下骨架碳结构,进而得到新型的碳材料。并且通过选择合适... 详细信息

随着纳米材料研究与应用地迅速发展,作为多用途的新型功能的碳材料备受关注,其中碳化物衍生碳(Carbide-derived carbon,简称CDC)是以碳化物为前驱体,设法去除晶格中的非碳原子,剩下骨架碳结构,进而得到新型的碳材料。并且通过选择合适碳前驱体、合理的制备条件,几乎可以得到碳的所有同素异形体及所有组织结构。镍钛合金是一种形状记忆合金,而形状记忆合金是能够将自身的塑性变形在某一特定温度下自行恢复为原始形状的特种合金。本论文通过熔盐电解的方法,在熔盐体系KCl-NaCl-xNiCl2中,以碳化钛为原料制备钛镍合金和碳化钛衍生碳。然后利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)表征分析阴极产物的组成和形貌,利用XRD、SEM、热重-差热分析(TG-DSC)、拉曼(Raman)、红外(IR)和透射电子显微镜(TEM)等手段表征分析阳极产物的组成和形貌,最后通过倍率充放电对CDC的储锂性能进行初步研究。结果表明:阴极产物为Ti-Ni合金,其中钛镍合金中镍的成分随着熔盐体系中NiCl2的含量增加而增加。阳极产物为碳化钛衍生碳,其结构多样化,主要有无定型碳和石墨化碳,并且无定型碳的含量较高。随着电解温度的升高,衍生碳的有序石墨化程度也随之增加。最后以衍生碳作为锂离子电池的负极材料,在0.1 C低倍率条件下获得较好的充放电性能,首次放电比容量高达402.4 mAh/g,并且其充放电效率比较高,循环性能也比较稳定,进一步证实了 CDC中含有无序的微孔结构的无定型碳和有序的中孔结构的石墨化碳。

关键词：熔盐电解碳化钛衍生碳

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

镁氮碳基析氧催化剂研究

镁氮碳基析氧催化剂研究

作者：赵瑞燕山大学

学位级别：硕士

由于析氧反应(OER)存在较高的能量势垒,动力学过程缓慢。因此开发高效的OER电催化剂对于清洁能源和新型能源存储器件至关重要。目前使用的钌,氧化铱是最有效的OER电催化剂。然而,由于储量低,价格昂贵严重制约其大规模应用。探索具有高... 详细信息

由于析氧反应(OER)存在较高的能量势垒,动力学过程缓慢。因此开发高效的OER电催化剂对于清洁能源和新型能源存储器件至关重要。目前使用的钌,氧化铱是最有效的OER电催化剂。然而,由于储量低,价格昂贵严重制约其大规模应用。探索具有高性能、低成本的催化剂迫在眉睫。本论文利用廉价的甘氨酸与金属离子的络合作用,探究单/双活性位点对OER反应的影响。氮与过渡金属配位形成的M-N-C催化剂具有优异的OER电催化活性,在近些年研究中得到快速发展。过渡金属3d轨道的性质对于OER过程中起到至关重要的作用。然而以主族元素作为活性中心的催化剂sp带与吸附中间体的相互作用研究相对较少,反应机理尚不明确。开发主族元素作为催化剂的活性中心具有重要意义,本文基于以上研究背景开发了镁氮碳基OER电催化剂。利用镁盐与有机配体的结合,经过高温碳化使金属镁锚定在碳基底上。并在热解过程中气体刻蚀使得催化剂具有高比表面积,为析氧反应过程提供大量催化位点以及气液传质空间。与纯碳基底相比,镁氮碳催化剂析氧反应的电流密度提升23%,过电势降低11%。在单金属作用的基础上,引入第二种异核金属(Co)。通过与单金属镁或钴作用的催化剂对比,分析双金属对碳基底的作用。其中在800℃的退火条件下,钴物质的量为8 mmol的催化剂表现出较低析氧过电势,在电流密度为100 m A cm的条件下过电势为449 m V,具有比Ru O更低的过电势;其拥有较快的反应动力学,Tafel斜率为93.69 m V dec。同时在碱性环境中持续反应12 h,电流密度维持率达到90%。对双金属催化剂进一步的探究,引入其他过渡金属元素(Ni)。析氧电化学测试结果表明,过电势呈现出一定程度降低。通过对以上非贵金属催化剂的研究表明,主族金属镁负载以及双金属作用策略具有改善析氧过电势的效果,为低成本、高性能催化剂的设计提供了新方法与思路。

关键词：镁衍生碳单原子催化剂双原子催化剂氧析出

氮化钒复合材料的制备及其在锂离子电容器中的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

氮化钒复合材料的制备及其在锂离子电容器中的研究

作者：胡兆伟青岛科技大学

学位级别：硕士

在人类生存环境不断恶化的今天,太阳能,风能以及潮汐能这些清洁能源的研发与存储已经成为了时下炙手可热的话题。具有锂离子电池的高能量密度和双电层电容器的高功率密度的锂离子电容器具有很大的发展潜力,是一种能实现能量高效传输的... 详细信息

在人类生存环境不断恶化的今天,太阳能,风能以及潮汐能这些清洁能源的研发与存储已经成为了时下炙手可热的话题。具有锂离子电池的高能量密度和双电层电容器的高功率密度的锂离子电容器具有很大的发展潜力,是一种能实现能量高效传输的储能装置,因此,人们对锂离子电容器进行了不断地探索以谋求提高锂离子电容器的储存能力。在锂离子电容器中,负极材料在反应时发生缓慢的法拉第反应,而正极材料在反应时发生对PF快速的表面物理吸附/解吸反应,这就造成了两电极之间的反应动力学失配,进而限制了锂离子电容器的应用。因此,为了提升锂离子电容器的存储性能,探索一种合适的锂离子电容器负极材料尤为重要。氮化钒（VN）是一种优异的赝电容材料,其具有1200 m Ah g的理论比容量,能较好的匹配锂离子电容器的正极。然而,VN在反应时会发生较大的体积膨胀（～240%）,且纳米级VN粒子的表面具有较高的表面能,使得VN粒子发生团聚,这减小了VN粒子的活性位点和VN的有效利用。所以,为了解决上述问题,对VN进行探索和优化是至关重要的。本文用双碳限制、结合退火处理的牺牲二氧化硅模板的纺丝技术法和水热合成海胆状特殊形貌VN等策略来制备锂离子电容器的负极,去探索和提升锂离子电容器的电化学性能。主要工作可以总结如下:（1）基于一种简单的一步热处理策略,制备被双碳层约束的超小型VN纳米颗粒（VN/N-r GO-5）。以偏钒酸铵（NHVO）作为钒源,用双氰胺（CHN）提供氨气,将具有良好韧性的石墨烯作为抑制VN团聚的模板,在VN/N-r GO-5复合材料中,平均粒径大小为5 nm的VN颗粒被氮掺杂双氰胺衍生碳（DDC）紧密包覆并复合在氮掺杂还原氧化石墨烯（r GO）上。细小的VN粒子可以有效地缩短锂离子的扩散长度并且增加反应的活性位点。r GO纳米片的高比表面积将提供许多附着位点,减轻VN的颗粒团聚,并提高整个复合材料的导电性。厚度小于10 nm的DDC紧密的包裹着细小的VN颗粒,这可以减轻VN的体积膨胀。细小的VN纳米颗粒和双碳层的协同效应将有效解决锂离子电容器中负极和正极之间的反应动力学不平衡的核心问题。因此,VN/N-r GO-5复合材料作为锂离子电容器（VN/N-r GO-5//AC LIC）的负极,在40 m Vs下进行6000次循环后的容量保持率为78.5%,展现出了优异的电化学性能。令人印象深刻的是,VN/N-r GO-5//AC LIC在具备240 W kg的功率密度时,可以实现114.1 Wh kg的高能量密度,此外,在获得30.7 Wh kg的能量密度时,仍能具有24 k W kg的大功率密度。VN/N-r GO-5复合材料具有协同结构和优异的电化学性能,将为能源应用领域中过渡金属氮化物的优化设计提供一种新的策略。（2）通过结合退火策略的简单牺牲二氧化硅（Si O）模板辅助静电纺丝技术的方法,制备多孔的VN碳纳米纤维复合柔性自支撑材料（VN@N-PCFS-0.4）。VN@N-PCFS-0.4复合材料无需集流体、导电剂和粘结剂,有利于提高电池整体的能量密度。聚丙烯腈（PAN）的引入可以抑制了在NHVO转变成VN过程中的团聚现象,有利于增加参与反应的活性位点,也可以缓解VN的体积膨胀。孔状结构的PAN衍生碳纤维,可以使得电解液和电极材料更加有效的接触,这可以减小Li/电子的运输距离,以此来增强其在反应过程中的动力学。因此,在以锂箔为参比电极的半电池中,VN@N-PCFS-0.4复合材料展现出了优良的电化学特性,在0.1 A g下经过500圈的循环后可获得357.1 m Ah g的比容量,～100%的CE;在3 A g经过3500次充放电,展示出了281.2 m Ah g的比容量和大约100%库伦效率。此外,以VN@N-PCFS-0.4复合材料为负极组装而成的锂离子电容器（VN@N-PCFS-0.4//AC LIC）,其能量密度高达99.7 Wh kg,功率密度高达24 k W kg。（3）NHVO和硫代乙酰胺（CHNS）为原料在酸性的条件下进行180℃水热反应,辅以氨气退火技术得到海胆状形貌VN（SUK-VN）,海胆状的形貌在一定程度上防止了VN纳米粒子因其表面具有大的比表面能而产生的团聚,增加了与电解液直接接触的有效面积和反应动力学,在充放电过程中,可以使得参与电化学反应的活性位点增加,改善了SUK-VN电极的实际比容量。在锂半电池中,与纯VN相比,SUK-VN具有更好的倍率性能。SUK-VN在0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1、2、3和5 A g下的比容量分别为299、218.7、183.0、158.3、141.3、127.0、94.9、77.5和58.5 m Ah g。为了研究SUK-VN电极的结构稳定性,对SUK-VN电极再次进行了0.1 A g下的测试,SUK-VN能够再次重现361.5 m Ah g的比容量。另外,对SUK-VN的长循环特性进行了评

关键词：氮化钒氧化石墨烯衍生碳碳复合锂离子电容器

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

壳聚糖衍生多孔炭的制备及其电容特性研究

宁波工程学院学报 2022年第4期34卷 8-15页

作者：王瑾妍杜奇妙刘乔宁波工程学院材料与化学工程学院浙江宁波315211

为了实现兼具廉价、环保和结构可控等优点的多孔炭的制备,以Zn-BTC(均苯三甲酸)为软模板,通过高温热解获得了一种富含微孔-介孔的壳聚糖衍生碳材料。通过SEM、TEM、XRD、N_(2)吸脱附、Raman光谱等系统表征了材料的微观结构,通过恒流充... 详细信息

为了实现兼具廉价、环保和结构可控等优点的多孔炭的制备,以Zn-BTC(均苯三甲酸)为软模板,通过高温热解获得了一种富含微孔-介孔的壳聚糖衍生碳材料。通过SEM、TEM、XRD、N_(2)吸脱附、Raman光谱等系统表征了材料的微观结构,通过恒流充放电和交流阻抗分析了材料的电化学特性,考察了Zn-BTC的添加量、热解温度对衍生碳结构及电容行为的影响。研究结果表明,材料由超薄片层构成,呈分级多孔结构,比表面积高达612 cm^(2)·g^(-1)。与壳聚糖直接衍生碳相比,其比电容提高近3倍,器件在3万次循环充放电后的比电容保留率为100%。

关键词：壳聚糖衍生碳微孔超级电容器

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

质子交换膜燃料电池新型高稳定载体研究

质子交换膜燃料电池新型高稳定载体研究

作者：杨朋飞华南理工大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高能量转换效率、高功率密度和零环境污染等优点,被认为是21世纪交通运输、固定电站、潜艇、航天器等领域最有应用前途的清洁能源之一。然而,尽管最近的基础和应用方面的进展已经推动PEMFC成为一项成熟的... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高能量转换效率、高功率密度和零环境污染等优点,被认为是21世纪交通运输、固定电站、潜艇、航天器等领域最有应用前途的清洁能源之一。然而,尽管最近的基础和应用方面的进展已经推动PEMFC成为一项成熟的技术,但其长期耐用性仍然不足,阻碍了其大规模商业化。在质子交换膜燃料电池系统中,由于膜电极组件(MEA)中所含材料的退化,存在长期运行后电池性能损失的问题,而这主要与电催化材料(高比表面积碳负载的Pt基纳米颗粒)的降解有关。碳载体腐蚀即碳的电化学氧化,不仅直接造成电极催化剂活性的降低(纳米Pt颗粒的脱落和团聚),而且所引发的氧扩散问题将导致更严重的电池性能退化。因此,PEMFC系统运行过程中引起的碳载体腐蚀问题是提高燃料电池寿命需要克服的重要技术挑战之一。为了解决催化剂载体的腐蚀问题,广大研究人员不仅开发了碳纳米材料(CNT与CNF)、改性石墨和衍生碳等新型碳材料用于燃料电池催化剂载体,而且也相继探索了一些替代传统碳基载体的非碳材料,包括金属氮化物与碳化物、金属氧化物以及导电聚合物等。鉴于此,本论文从开发新型高稳定性载体出发,设计并开发了以下两种载体材料:利用类沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)自身优异特性制备多孔碳材料;在高酸溶液中具有良好稳定性的V/Nb氮化物非碳载体,并考察了它们的电化学稳定性。主要包括以下内容:(1)ZIF-8衍生碳的可控及批量制备的研究。为得到不同尺寸的衍生碳材料,通过控制投料比、溶剂用量以及反应温度等因素可控制备了不同粒径的ZIF-8前驱体(100nm-1μm)。所使用的甲醇溶剂易回收,保持其他因素不变将投料比和溶剂用量等比例放大后,可批量化的制备固定尺寸的前驱体。衍生碳材料具有超强的结构稳定性,高温碳化后结构有序、尺寸均一,保持了其特有的十二面体立方结构。此外,衍生碳保留了前驱体高比表面积和多孔结构的优异特质,这有利于Pt纳米颗粒在其表面均匀分散与稳定。研究发现,提高碳化温度能够增强衍生碳的物化性质,其中Carbon-1000℃具有更优的电导率以及比表面积,Pt/Carbon-1000℃也表现出最优的电化学活性与良好的循环耐久性。(2)ZIF-8衍生碳石墨化度与稳定性的关系研究。普遍认为无定形碳在燃料电池的阴极环境下可以很容易地与氧反应,形成表面含氧基团,随后进一步的演化生成CO。鉴于石墨碳具有更强的抗电化学氧化性,我们引入过渡金属M(M=Co、Ni、Fe、Mn)参与ZIF-8前驱体的碳化过程,得到了具有高有序度(石墨化程度)的衍生碳材料M-GC,其中Co在碳化过程的最佳温度和持续时间下形成最高程度的石墨化中具有显著优势。与传统高达3000℃制备石墨化碳相比,过渡金属催化作用下在1000℃即可低成本地获得石墨化衍生碳。耐久性测试表明,石墨化衍生碳载Pt催化剂(Pt/Co-GC)比Vulcan无定形碳载Pt催化剂(商业Pt/C)具有更优异的电化学稳定性,在0.6-1.0V电位下进行耐久性测试后Pt/Co-GC与商业Pt/C的半波电势损失分别为19 m V和105 m V;而在1.0-1.5V高电位下的耐久性测试后的半波电势损失分别为5m V和26 m V。结果表明,提高载体的石墨化程度可有效提升催化剂的稳定性。(3)新型耐腐蚀氮化物(VNbN)的设计合成与性能研究。制备了基于V/Nb的氮化物,采用络合-氮化的策略成功合成出一种三元高耐酸性VNbN非碳载体。在长时间高酸溶液浸泡过程中,物相未发生变化,具有良好的化学稳定性。VNbN保留了VN优异导电性与NbN的高比表面和稳定性优势,Pt纳米粒子在其表面分散最为均匀并表现出最优的电化学活性。此外,在0.6-1.0V工作电位和1.0-1.5V高电位下的耐久性测试后的半波电势损失仅为13 m V和10 m V,这种三元氮化物载Pt催化剂具有优异的电化学稳定性。该氮化物作为载体避免了碳腐蚀问题,具有潜在的应用价值。

关键词：质子交换膜燃料电池载体材料衍生碳氮化物稳定性

包覆改性钒基电极材料的制备及其电化学性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

包覆改性钒基电极材料的制备及其电化学性能研究

作者：忻月明安徽建筑大学

学位级别：硕士

鉴于化石燃料能源的不可再生性质,以锂离子电池为主的新能源材料逐渐在日常生产生活占据主要的地位,进一步提高其倍率性能和循环稳定性能成为锂离子电池发展所面临的巨大的挑战。在工业革命兴起和生活不断加快的背景下,已发现在电极活... 详细信息

鉴于化石燃料能源的不可再生性质,以锂离子电池为主的新能源材料逐渐在日常生产生活占据主要的地位,进一步提高其倍率性能和循环稳定性能成为锂离子电池发展所面临的巨大的挑战。在工业革命兴起和生活不断加快的背景下,已发现在电极活性材料中添加碳能够显著的改善其倍率性能和循环寿命。通常,将电极材料表面包覆碳或者两者物理混合都能极大地促进LIB的倍率性能和循环稳定性,利用碳修饰电极活性材料具有广阔的应用前景。目前为止,钒基电极材料逐渐被广泛用作锂离子电池的正极活性材料,为了进一步提高钒基化合物电极材料的电化学性能,本实验采用了一种新型的碳材料---MOFs衍生碳,ZIF-8制备简单,室温下通过原料的简单混合即可获得,且在惰性气氛下高温退火后,可获得多孔的衍生碳。通过室温下对电极材料简单的原位包覆并氮气下高温退火制取了三种不同的多孔碳包覆钒基电极材料,表面包覆多孔碳材料,增加电极材料的导电性从而改善其倍率性能和循环稳定性,并对它们的合成过程进行了细致的优化,其主要研究进展如下所示:(1)选用VO,六水合硝酸锌和二甲基咪唑为主要原料,通过常温下原位包覆并高温退火处理制取ZIF-8衍生碳包覆的钒氧化物电极材料。原料配比为CHOH:Zn(NO)·6HO:CHN=100m L:1.029g:1.314g;VO:CHOH=8 g:x,当x=188时,该配比下的产物随着退火温度从600℃降低到500℃时,产物的结构发生变化。经过500℃退火后产物纯度变高,成为纯相VO/C。500℃退火的产物的电化学性能相对于纯VO在高倍率下显著提高;当x=376时,该配比下的产物随着退火温度从500℃升到600℃时,产物的结构发生变化。经过600℃退火后的产物纯度变高为纯相VO/C,B相的单斜VO经过ZIF-8衍生碳的包覆改性后,循环性能极佳,长循环后容量几乎不衰减。主要是与活性材料表面包覆ZIF-8衍生碳,其衍生碳很好的保留了ZIF-8的多孔,使得电解液可以重复浸润且提高了导电性,另一方面碳是一种柔性的包覆材料,可以随着材料充放电而进行自由的膨胀收缩,很好的保护电极。在1C和2C的高倍率下,VO/C充放电容量分别提高了45%和180%。VO/C在长循环中,30次循环后容量只衰减了4.4%。(2)选用VO,首先利用回流法制取水合相的VOPO。通过VOPO·2HO,六水合硝酸锌和二甲基咪唑为主要原料,然后常温下原位包覆并高温退火处理制取ZIF-8衍生碳包覆的钒磷酸化物电极材料。原料配比为CHOH:Zn(NO)·6HO:CHN=100m L:1.029g:1.314g;VOPO·2HO:CHOH=8 g:x,x=188时,该配比下的产物随着退火温度从500℃升到700℃时,产物的结构发生变化。经过700℃退火后的产物纯度变高为纯相(VO)PO/C,(VO)PO/C复合物的倍率性能和循环稳定性极好,主要是与活性材料表面包覆ZIF-8衍生碳,其衍生碳很好的保留了ZIF-8的多孔,使得电解液可以重复浸润且提高了导电性,另一方面碳是一种柔性的包覆材料,可以随着材料充放电而进行自由的膨胀收缩,很好的保护电极。但比能量较低,主要受限于低的充放电电压窗口。在长循环梯度倍率的充放电下,在100次循环后,容量保持在98.6%。

关键词： V2O5 衍生碳 VO2 (VO)2P2O7 锂离子电池

基于MoS2复合物电极的制备及其电催化性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于MoS2复合物电极的制备及其电催化性能研究

作者：宫雨果黑龙江大学

学位级别：硕士

不断扩大的工业化导致了水环境的迅速恶化和能源的供应不足,所以对废水的有效处理和新能源的开发迫在眉睫。二硫化钼(MoS)具有边缘存在大量的活性点位和比氧化物更高的离子电导率等优点,使其在电能储存和高级氧化降解有机废水方面具有... 详细信息

不断扩大的工业化导致了水环境的迅速恶化和能源的供应不足,所以对废水的有效处理和新能源的开发迫在眉睫。二硫化钼(MoS)具有边缘存在大量的活性点位和比氧化物更高的离子电导率等优点,使其在电能储存和高级氧化降解有机废水方面具有巨大的潜能。MoS与高导电的碳材料复合是改善其易聚集性,提高其稳定性和电导率的有效方法。本文将MoS分别与玉米秸秆衍生碳和ZIF-8衍生碳材料复合,探讨了两种复合材料的电催化活性和超电性能,为MoS用于电化学高级氧化和超级电容器领域提供重要的依据。以玉米秸秆衍生碳(CSDC)为碳源,水热法制备了MoS/CSDC复合材料。MoS呈球型并均匀的分散在片状CSDC表面上,三维球状结构更好的暴露了MoS的活性点位。MoS/CSDC材料具有丰富的微孔和介孔,同时材料表面Mo与Mo共存及其相互转化有利于电子的表面传递,使其具有非常好的电催化活性。在电催化降解苯酚的实验中,120 min后苯酚的降解率达到97.26%。180 min后COD的去除率达到了88.00%。同时,MoS/CSDC材料也具有非常好的超电性能,当电流密度为1 A g时,复合材料的比电容高达332.62 F g。以ZIF-8衍生碳(ZDC)为碳源,通过水热的方法成功合成了MoS/ZDC复合材料。MoS纳米片均匀垂直地生长在ZDC的表面形成了独特的十二面体结构,极大的暴露了MoS边缘的催化活性位确保了优异的电催化活性。复合后形成的中孔结构有助于促进电解质渗透到孔中并扩散到活性部位,增强了电催化活性。将复合材料作为阴极材料电催化降解苯酚,在120 min后,苯酚的降解率高达98.75%。此外,在180 min的降解后COD的去除率达到了90.31%。

关键词： MoS2 衍生碳电催化苯酚超级电容器