(氢)氧化镍/碳纳米复合材料及其超级电容性能研究

摘要

超级电容器是一种最有发展潜力的储能装置，因此受到了科学界和各国政府的高度重视。超级电容器的研究主要集中在开发高性能的电极活性材料。由于廉价的成本和优异的电化学性能，碳基纳米复合材料得到了广泛研究。本文以制备了碳基金属（氢）氧化物纳米复合材料MOx/C，并系统地研究了合成工艺和复合物组成对材料电化学性能的影响，主要内包括:
　　用溶剂热法合成了Ni(OH)2/rGO(3∶1)，Ni(OH)2/rGO(19∶1)两种复合材料。利用红外分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对复合材料的结构和形貌等进行了表征，发现氢氧化镍分散在石墨烯片层之间。通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试对复合材料的电化学性能进行研究，表明氢氧化镍及两种复合材料，均有较大的比容量和良好的倍率性能，复合后材料的循环性能均有所提高。
　　采用水热法制备了Ni(HCO3)2/rGO复合材料，再通过热分解反应得到NiO/rGO纳米复合材料。通过透射电镜(TEM)可以看出，Ni(HCO3)2均匀的分布在石墨烯片上。通过电化学测试表明碳酸氢镍在1A/g时的首次放电容量达1430F/g，氧化镍为417F/g。通过循环性能测试，看出两者均有良好的循环性能。
　　采用溶剂热法，以无水乙醇为碳源和溶剂，以单质碘为催化剂，在160℃下反应12h，制备碳包覆Ni(OH)2纳米复合材料。利用红外分析、XRD、SEM等方法对复合材料进行结构表征，通过循环伏安和恒电流充放电等电化学测试表明，随着电流密度的增大，材料比容量均呈下降趋势;当Ni(OH)2与碘的质量比为5∶3时材料的比容量最高，而且有较好的循环性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 超级电容器的介绍

1．2．1 超级电容器的工作原理

1．2．2 超级电容器的结构

1．2．3 超级电容器的特点

1．2．4 超级电容器的应用领域

1．3 金属氧化物／碳超级电容器复合材料的研究进展

1．3．1 金属氧化物／碳二元复合材料

1．3．2 金属氧化物／碳三元复合材料

1．4 本论文的选题意义及研究内容

第二章 实验材料、仪器及表征测试方法

2．1 实验试剂和仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 材料的表征

2．2．1 傅里叶红外光谱(FTIR)

2．2．2 X射线衍射分析(XRD)

2．2．3 热重分析(TG)

2．2．4 扫描电子显微镜(SEM)

2．2．5 透射电子显微镜(TEM)

2．3 材料的电化学性能测试

2．3．1 电极的制备

2．3．2 循环伏安测试

2．3．3 恒电流测试

2．3．4 交流阻抗测试

第三章 Ni(OH)2／rGO复合材料的制备、表征及测试

3．1 引言

3．2 材料的制备

3．2．1 氧化石墨的制备

3．2．2 Ni(OH)2的制备

3．2．3 Ni(OH)2／rGO(3：1)复合材料的制备

3．2．4 Ni(OH)2／rGO(19：1)复合材料的制备

3．3 Ni(OH)2／rGO复合材料的表征

3．3．1 红外分析

3．3．2 XRD分析

3．3．3 SEM分析

3．3．4 TEM分析

3．4 Ni(OH)2／rGO复合材料的电化学测试

3．4．1 循环伏安测试

3．4．2 恒电流充放电测试

3．4．3 循环性能测试

3．4．4 交流阻抗测试

3．5 本章小结

第四章 NiO／rGO复合材料的制备、表征及测试

4．1 引言

4．2 材料的制备

4．2．1 Ni(HCO3)2／rGO复合物的制备

4．2．2 NiO／rGO复合材料的制备

4．3 复合材料的表征

4．3．1 XRD分析

4．3．2 红外分析

4．3．3 SEM分析

4．3．4 TEM分析

4．4 复合材料材料的电化学测试

4．4．1 循环伏安测试

4．4．2 恒电流充放电测试

4．4．3 循环性能测试

4．4．4 交流阻抗测试

4．5 本章小结

第五章 Ni(OH)2／C复合材料的制备、表征及测试

5．1 引言

5．2 材料的制备

5．2．1 Ni(OH)2的制备

5．2．2 Ni(OH)2／C复合材料的制备

5．3 Ni(OH)2／C复合材料材料的表征

5．3．1 红外分析

5．3．2 XRD分析

5．3．3 SEM分析

5．4 复合材料材料的电化学测试

5．4．1 循环伏安测试

5．4．2 恒电流充放电测试

5．4．3 循环性能测试

5．4．4 交流阻抗测试

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢