导电基纳米复合电极在超级电容器中的应用

摘要

近年来,随着新型电子产业的飞速发展，石油资源的日益短缺，以及它们在使用过程中给环境带来的污染压力，使得人们对储能装置的各项指标需求不断提高。然而，对于传统的储能装置，已不能满足绿色、高效产品的需求。因此，为了适应时代的发展，超级电容器逐渐进入人们的生活。超级电容器又被称为双电层的电容器，是一种新型的储能装置，其对环境污染非常小；使用的寿命长；能够快速充放电；并且具有非常高的能量密度和功率密度。超级电容器的电极材料主要有碳材料、过渡金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中，碳材料具有很好的导电性以及特异性，这使得它在研究领域备受人们关注，但由于其低的特定电容使它的发展受到了一定的限制；过渡金属氧化物因其具有多种氧化价态，且具有很高的能量密度和功率密度，从而受到研究者们的广泛亲睐；导电聚合物材料由于其制作过程简单，也受到广泛的研究。本文通过水热法可控合成薄膜状CuO纳米复合材料、三维多孔CuO纳米复合材料和多孔片状NiMn2O4纳米复合材料，并将其制备成超级电容器电极，进而对其电化学性能进行了研究，主要包括以下内容：
　　1、在铜基上实现薄膜状CuO纳米复合材料的可控合成。将氧化铜纳米薄膜直接生长在铜基底上并直接用作超级电容器的电极，可有效地防止了材料在电化学过程中的脱落，从而大大提高其电化学性能。研究结果表明，所合成的 CuO纳米薄膜无论在无机电解液中还是在有机电解液中都具有良好地电化学性能，特别是在有机电解质溶液中更是展现出很高的功率密度和能量密度。
　　2、在铜基上实现三维多孔CuO纳米复合材料的可控合成。三维多孔氧化铜均匀地生长在铜基底上形成纳米复合材料，具有非常大的比表面积，利于带电粒子在其表面吸附和脱附，进而利于法拉第电化学反应的进行，因此，可将其作为超级电容器的电极材料，并直接进行电化学测试。研究结果表明，在有机电解质溶液中电极材料具有更大的电压范围，这使得它具有很高的功率密度和能量密度。
　　3、在碳管表面实现多孔片状NiMn2O4纳米材料的可控合成。由于碳基材料具有很好的导电性，金属氧化物具有高的特定电容，因此，把碳基材料和金属氧化物材料有效的结合而成的新材料具有更好的电化学性能。通过电化学的测试表明，多孔 NiMn2O4@CNT纳米复合电极具有很好的导电性和大的比表面积，因此，该材料作为超级电容器电极材料时具有潜在的应用价值。

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第一章 绪论

1.1 超级电容器概述

1.2储能材料概述

1.3 本文研究内容

参考文献

第二章 铜基CuO纳米复合材料电极在超级电容器中的应用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.3 总结

参考文献：

第三章 铜基多孔CuO纳米复合电极在超级电容器中的应用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第四章多孔NiMn2O4@CNT纳米复合电极在超级电容器中

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 结果和讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 总结与展望

一、总结

二、展望

附录：攻读硕士研究生期间发表的论文及获奖情况

致谢