普鲁士蓝类似物及衍生物纳米材料的制备以及在超级电容器中的应用

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacobyuanwei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如今,受到全球变暖以及化石能源逐渐枯竭的影响,越来越多的人们开始关注于清洁高效能源的开发和利用,例如,二次电池和超级电容器等。其中,超级电容器凭借其高功率密度、长循环寿命以及能够瞬时充放电的优点在混合电动汽车等领域有广泛应用,但较低的能量密度也限制了其进一步发展。根据超级电容器能量密度计算公式E=1/2CV~2可知,电极的比容量C和电位窗口V制约着能量密度的提升,选择合适的电极材料对能量密度的提升至关重要。因此,本文以具有三维孔道结构的普鲁士蓝类似物(PBAs)为前驱体,通过元素掺杂、高温热处理以及构造复合材料的方法制备了具有高比容量和宽电位窗口的超级电容器电极材料,从而提升了超级电容器的能量密度,为进一步开发以PBAs为前驱体的超级电容器器件提供了依据。本文主要研究内容如下:1.基于铁氰化钴镍(Ni Co HCF)的超级电容器正极材料的研究通过简单的共沉淀法制备了不同镍钴比例的NixCoyHCF,相对于Co HCF,Ni元素的掺入能够减少在电化学循环过程中PBAs骨架的晶格变化,起到稳定结构的作用,从而提升材料的倍率性能及比容量保持率。对不同比例的NixCoyHCF进行充放电测试发现在Ni:Co为1:1时得到的Ni Co HCF电极能够实现最优的电化学性能,在0.5 A g-1的电流密度下实现255 Fg-1的比容量,并且能够在0-1 V的宽电位窗口下稳定工作,这也得益于Ni Co HCF开放的骨架结构使得碱金属离子在金属框架中的脱嵌,从而进行电荷的转移和存储。同时与活性炭(AC)组装成非对称水系超级电容器,能够在1 k W kg-1的功率密度下实现27.8Wh kg-1的能量密度。2.Ni O/Co3O4/Fe3O4金属氧化物的制备及电化学性能研究为解决Ni Co HCF纳米立方体导电性差及比容量低的问题,对Ni Co HCF纳米立方体进行高温热处理使其转化为表面疏松多孔的Ni O/Co3O4/Fe3O4金属氧化物,使电极材料的导电性得到改善,从而提高了Ni O/Co3O4/Fe3O4金属氧化物的电化学性能。对所制备的Ni O/Co3O4/Fe3O4金属氧化物进行循环伏安测试发现在0.2-0.4 V范围内存在由镍离子和钴离子与氢氧根发生氧化还原反应,随着扫描速度的增加,氧化峰和还原峰的位置只在很小的范围内移动,这表明材料具有较小的电化学极化和良好的可逆性,这得益于材料的多孔结构以及Fe3O4对导电性的提升。对不同煅烧温度下得到的Ni O/Co3O4/Fe3O4金属氧化物进行电化学测试发现,煅烧温度在470℃得到的NCF-470具有优异的电化学性能在0.5 A g-1的电流密度条件下能够达到437.5 Fg-1的比容量,相对于Ni Co HCF有了较大提升。3.铁氰化钴镍/石墨烯(NCFG)复合材料的制备及电化学性能研究通过简单的水热法将Ni Co HCF前驱体与石墨烯进行复合,制备了具有三维立体网状结构的NCFG复合材料,石墨烯片为Ni Co HCF提供了锚固和分散的骨架,并且Ni Co HCF的存在可以防止层状石墨烯结构的堆叠。证明了这种自支撑的封装结构有助于改善了电极材料的导电性以及整体稳定性。所制备的NCFG复合材料具有3D立体结构,用作超级电容器的电极无需额外的导电剂和粘结剂,这种一体化的结构防止了粘结剂的添加对孔道结构的阻塞及性能的影响,在电极的制作工艺上得到了完善。将NCFG同时作为正极和负极组装了具有2V宽电位窗口的水系对称型超级电容器,通过恒流充放电测试计算得到NCFG//NCFG器件在1k W kg-1的功率密度下可以实现42 Wh kg-1的能量密度,表明了NCFG材料优异的储能性能,为进一步开发高能量密度的超级电容器提供了依据。
其他文献
以往文献表明,关于控股股东在公司治理中的作用,有两种假设:其一为“监督假说”,这一假设认为,控股股东可以监督管理层,缓解第一类代理问题;其二为“侵占假说”,根据这一假设,由于控股股东和小股东的利益不一致,控股股东也有通过掏空上市公司、侵占小股东利益来攫取自身利益的动机。而“侵占假说”也被认为是第二类代理问题,即中大股东与小股东之间的代理问题。综合以往研究看来,由于我国资本市场起步较晚,公司上市时间
电磁辐射污染可能影响人的生命健康,造成脱发,记忆力衰退等问题,也可能形成电磁干扰,影响电子元器件以及电气设备的正常工作。基于电磁场探头的近场辐射检测,是防治电磁污染,减少电磁兼容问题的一个重要手段。本文围绕电磁复合探头设计和近场辐射测量中的相关问题,在电磁辐射理论和传输线理论的基础上,对近场电磁探头的探测原理、空间结构、建模仿真以及测试方法进行了全面具体的分析与阐述,研制了一种新型的电磁复合探头,
人类实践造就了文化,同时深入地反映政治与经济的意识形态。中华传统文化从产生至今,是先辈们代代相传,传承下来的丰厚遗产,只有中华传统文化中最为优秀的部分才能成为推动民族文化向前发展的内在动力和基本的精神。习近平总书记在中共十八届三中全会中发表了关于如何使我国优秀的传统文化教育日臻完美在精神层机的要求。国家教育部为了能够有效贯彻执行立德树人的重要教育任务,强化中华优秀传统文化培养,在2014年发布了《
随着国家对中小学教育课程改革的不断深化,探究式教学的出现以及持续推进,给传统学习方式带来较大的触动,这一背景下的学习主体角色发生变化,也促使国内很多地区将探究式教学纳入课程设置,如上海于1998年启动中小学课程教材改革第二期工程。随之越来越多的教育工作者和研究者开始关注该课程在实际教学中的效果与反馈,然而经调查发现由于存在诸多问题,探究型课程的优势并没有达到预期效果,而最突出的困境就是学生积极性不
近年来,形形色色的校外教育出现在家长们的视野。参加校外教育的学生群体除了高校、初高中、小学外,也有越来越多的幼儿园年龄段的孩子们加入其中。根据儿童认知发展理论,培养孩子的学习习惯是幼儿阶段的教育重点。那么,参加校外教育的经历究竟对幼儿学习习惯有没有影响?其利弊究竟如何?本研究希望通过对此问题的探究为近年来越演越烈的幼儿校外教育热进行理性的反思和讨论。针对以上问题,本研究首先从儿童认知发展阶段理论的
由于温室效应的影响,近年来温室气体CO2的各种转化利用技术也被诸多学者研究。CO2/CH4干重整反应(Dry Reforming of Methane,DRM)不仅能同时利用温室气体CH4和CO2,缓解两者引起的温室效应,减轻大气环境污染,还能生产合成气(H2:CO体积比≤1),是天然气化工的主要技术路线之一。非贵金属Ni由于具有良好的催化活性适合用作DRM反应的催化剂。然而,影响其工业应用的主要
由大陆迁台之后,诗人痖弦对故乡的思念,便凝结成为他的故乡情结,成为其诗歌创作的重要母题。对故乡的向往,使他在诗歌创作中追寻着故乡的足迹,牢记着自己的家族身份。在现实生活中,痖弦也多次回家乡探亲、扫墓,致力于对家乡文化的交流、传播和保护。本文以痖弦诗歌为研究对象,运用文本细读法、田野调查法、比较研究法等方法,结合痖弦的人生经历,综合痖弦回忆录、访谈采访和专家学者的研究成果,探讨诗人心中的故乡情结,分
二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid)是一类对人体健康极其重要的不饱和脂肪,简称DHA,具有降低心血管疾病风险、促进大脑发育、增强儿童记忆力、降血脂等多种功能。而裂殖壶菌脂肪酸种类简单、DHA含量高,是目前最具工业化生产前景的海洋真菌。目前裂殖壶菌的DHA合成机制尚不完全明确,产量也有待提高,本研究旨在通过转录组学联合加权基因共表达网络(Weighted Gene Co-Exp
随着时代的发展,我国的航天技术取得一系列新进展,航天器的定姿调姿对精度、准度的要求也越来越高。星敏感器是综合性能最好的姿态敏感器,星图识别是星敏感器的关键技术之一。星图识别是指构建导航星库,把所选取的导航星特征录入到导航星数据库进行存储,然后星敏感器通过拍摄得到星图,根据星图提取出观测星特征,并将观测星特征和导航星数据库中存储的特征进行比对,计算得到观测星在天球坐标系下的位置,从而确定航天器的姿态
感应式电能传输技术(Inductive Power Transfer Technique,IPT Technique)是一种借助高频电磁场传能的技术。它通过构造具有一定结构的原边与副边机构,在电力电子变换电路的协同下,完成对能量的无线传输。由于它摆脱了线缆的束缚,因此具备极高的灵活性与安全性,受到了学界与工业界的广泛关注,近年来有大批学者投入到了IPT系统的研究领域中。随着研究的深入,人们也对IP