【摘 要】
:
传统化石能源如煤炭、石油、柴油的大量使用直接导致温室气体、雾霾、环境污染等环境问题,大力发展清洁可再生能源是解决这些问题的重要手段之一。在研发能源存储器件的过程中,钠离子电池、超级电容器、铝空气电池等新型储能设备逐渐走进人们的视野。其中超级电容器以其出色的电化学性能引起了科研工作者的广泛关注。本论文通过固态前驱体法合成了一类具有独特叠层状、片层中存在丰富孔道结构的类方塔状镍基金属有机框架材料,系统
论文部分内容阅读
传统化石能源如煤炭、石油、柴油的大量使用直接导致温室气体、雾霾、环境污染等环境问题,大力发展清洁可再生能源是解决这些问题的重要手段之一。在研发能源存储器件的过程中,钠离子电池、超级电容器、铝空气电池等新型储能设备逐渐走进人们的视野。其中超级电容器以其出色的电化学性能引起了科研工作者的广泛关注。本论文通过固态前驱体法合成了一类具有独特叠层状、片层中存在丰富孔道结构的类方塔状镍基金属有机框架材料,系统地研究了反应条件及结构和电化学电容之间的关系。主要研究内容如下:1.以金属盐为镍源,使用水热法合成了球状氢氧化物固态前驱体(碱式硝酸镍),该前驱体为很多片状结构堆砌成的球状分级结构,球状结构的直径为1~5μm。再以碱式硝酸镍为镍源,对苯二甲酸为配体合成了类方塔状镍基有机金属框架材料[Ni3(OH)2(C8H4O4)2(H2O)4]·2H2O(即NiBDC),此外,还通过SEM、TEM、XRD、FTIR、TGA等表征方法对其进行表征。该材料具有独特的叠层结构,二维、三维的分级多孔结构是无堆叠状的。以前驱体法合成的材料分散了成核生长的位点,使之具有独特的孔道结构。2.针对上述类方塔状NiBDC及片状NiBDC,在三电极体系(液态)和两电极体系(扣式电容器)分别进行了电化学性能测试。结果表明,类方塔状NiBDC在1Ag-1时的电容为1400Fg-1,在大电流10Ag-1时仍有1000Fg-1,电容保持率为71.4%,显示出优良的倍率性能,优于对比样品。在循环性能方面,在电流密度为5Ag-1时循环3000次后的电容保持率为73.1%,表现出较好的循环稳定性。在两电极体系中,使用类方塔状NiBDC作为正极,活性炭AC作为负极制备的非对称扣式超级电容器,在电流密度为1Ag-1时的电容为119.5Fg-1,展现出良好的电化学性能。同时,制备的扣式超级电容器具有一定的实际应用价值。3.在MOF的形貌调控中,温度、浓度、不同的表面活性剂等因素可改变产物的形貌、尺寸及结构。本章通过在MOF的制备过程中添加一定浓度的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,探究了PVP浓度对材料形貌的影响,结果表明,随着PVP浓度的增大,材料尺寸逐渐缩小。PVP增大到一定值时,MOF变为无规则的散乱结构。当PVP浓度为2 mg m L-1时,材料保持了NiBDC独特的叠层形貌并且整体尺寸有所减小。材料的形貌和结构影响着电极的电化学性能。电化学测试表明,尺寸的缩小有利于电解质的渗透,缩短了传质距离,使电化学性能得到提升,优于未经调控的NiBDC材料。
其他文献
液晶(LC)由于其优异的光学特性和易于调控的性质,被广泛应用于平板显示、生物探测、光通信等领域。作为LC重点研究领域之一,LC非线性光学效应越来越引起人们的关注。飞秒激光脉冲具有超短的脉冲宽度和超高的峰值强度,其与液晶结合更有利于研究液晶的非线性光学效应。本论文将LC技术和飞秒激光技术结合,分析了飞秒激光诱导液晶产生的太赫兹(THz)辐射和荧光现象,并探究其产生原理。本文首先介绍了LC的几种光学非
近年来,柔性电子成为国际研究的热点,吸引了国内外众多学者的研究兴趣和科技产业界的广泛关注。科研人员对可通过外界刺激实现光电性质调节的智能响应型柔性光电材料尤为关注,它们在有机电子学领域中展现巨大的潜力。其中,柔性电致变色器件在新型智能显示、建筑智能窗、汽车后视镜、智能眼镜等众多领域得到广泛应用。然而,目前柔性电致变色器件存在力学性能及自修复性能较差的问题,亟需发展新型的柔性电致变色材料解决该问题。
信息的传输必须利用频谱,而且这些频谱十分有限,然而通信技术的不断发展与应用,导致了无线电频谱的过度使用,窄带系统和平面技术已不能适应实际应用的需求,人们将目光转向了新工艺新技术的无线通信设备。宽带技术可以为这种频谱稀缺性提供替代方案,同时多层技术成为了小型化、结构紧凑且组件坚固的理想选择。结合上述背景情况,本文重点对宽带滤波器和基于LTCC技术的滤波功分器进行研究。本文的具体研究成果如下:1、研究
随着第五代移动通信(The Fifth Generation Mobile Communication,5G)的快速发展,室内场景的移动数据业务日益增多,复杂室内场景的信道特性研究势在必行。射线跟踪算法的计算效率高、预测结果准确,被广泛用于信道建模中。但射线跟踪算法的计算效率与计算精度受场景复杂度、建模精度、计算深度等多种因素的制约,因此,本文采用八叉树分区算法和径向基(Radial Basis
随着有机发光材料的蓬勃发展,其应用也在深刻影响着人们的生活方式。有机发光材料按照发光机理可以分为荧光材料和磷光两种。荧光材料只能利用25%的单线态激子发光;磷光材料由于强的自旋轨道耦合作用可使内量子效率为100%;作为一种新的发光材料,热活化延迟荧光(Thermal activated delayed fluorescence,TADF)材料经热激活利用反向系间窜越实现理论上100%的内量子效率。
近年来,柔性电极因其在可穿戴器件、软体机器人和电子皮肤等方面的应用引起了人们的广泛关注。柔性电极由柔性衬底材料和柔性导电材料构成。现有的柔性电极大多数是使用密闭的衬底材料制备。这些柔性可拉伸电极不具有透气性,无法满足长期佩戴的舒适性要求。为了解决这一问题,亟需开发一种新型柔性透气电极材料。本论文提出了利用呼吸图法制备的多孔透气TPU薄膜为衬底,与一维纳米线、二维纳米片导电网格结合制备柔性透气电极的
电致发光变色材料是有机光电功能材料领域新兴研究方向,在信息显示、信息安全和数据传输等领域具有极大的应用潜力,但是由于其发展相对缓慢且受材料种类和设计策略的限制还未应用于商业化。现有的电致发光变色材料多为有机小分子荧光染料和聚合物,其电响应单元常通过氧化还原电子转移猝灭材料发光。相较于纯有机材料荧光发射,磷光铱配合物由于其高效的发光效率、易调节的发射波长和丰富的激发态性质等优点,能够实现更丰富的发射
基于6G建立空-天-地-海一体化的愿景,以及无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)的高移动性、易于部署且以高概率建立视线链路的优点,无人机被广泛应用于辅助无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)通信领域,以解决传感器网络能量有限问题以及突破其能量消耗对无线传感器网络性能限制的瓶颈。目前针对无人机辅助无线传感器网络通信的相关内容研究十分丰富,
近年来,细菌感染引发的疾病导致全球公共卫生问题层出不穷,每年因细菌感染所导致的经济损失就高达数十亿美元。细菌感染不仅阻碍了社会经济的发展,更对人类的生命安全造成了威胁。因此,如何实现细菌感染源的早期发现以及快速确定细菌类型成为应对细菌感染的有效防治措施。细菌检测作为预防细菌感染的有效手段在环境监测、食品安全和医学诊疗等领域受到了人们的广泛关注。传统检测方法具有检测周期长、检测程序复杂、对样品要求高
近年来,受“互联网+物流”强大力量的影响,公路运输需求越来越大,随之而来的问题也越来越突出。公路货运市场不仅集中度低、交易效率低,而且小物流企业数量多且无序,货运司机超过了3000万人,承担着超过70%的总货运量。因此,信息不对称和失真问题非常严重,这也造成了货找承运人难,承运人找货难的普遍状况,这种交易模式非常不利于货运市场的长期发展。根据相关数据统计,自2014年车货匹配货运平台快速涌现以来,