【摘 要】
：
层状双金属氢氧化物具有独特的层状结构和高比电容等特点,作为超级电容器的电极材料受到广泛的关注。但是其导电性能较差,在生长过程中容易出现团聚现象,影响电容器的性能。石墨烯作为一种介电性能良好的二维层状材料,在导电性和稳定性等方面表现出优异的性能。将层状双金属氢氧化物（LDH）与石墨烯复合是提高电极材料性能的一种有效方法。本文以MIL-88A为前驱体和模板,制备了Ni-Fe LDH和r GO/Ni-F
论文部分内容阅读
层状双金属氢氧化物具有独特的层状结构和高比电容等特点,作为超级电容器的电极材料受到广泛的关注。但是其导电性能较差,在生长过程中容易出现团聚现象,影响电容器的性能。石墨烯作为一种介电性能良好的二维层状材料,在导电性和稳定性等方面表现出优异的性能。将层状双金属氢氧化物（LDH）与石墨烯复合是提高电极材料性能的一种有效方法。本文以MIL-88A为前驱体和模板,制备了Ni-Fe LDH和r GO/Ni-Fe LDH纳米材料,对它们进行了形貌表征和循环伏安测试、恒流充放电测试、交流阻抗测试和循环稳定性测试。具体研究内容如下:（1）采用水热法制备前驱体及模板MIL-88A,以MIL-88A、硝酸镍和尿素为原材料通过水热法刻蚀沉淀生成Ni-Fe LDH纳米材料,探索了最佳制备条件。最佳的制备条件为:溶剂乙醇和水的比例为4:6、镍源添加量为190 mg、反应温度为90℃。EDS和XPS谱图中显示材料中含有Fe、Ni和O元素。XRD中4个特征衍射的位置确认生成的材料是Ni-Fe LDH,红外光谱中两个特征吸收峰进一步表明成功制备了Ni-Fe LDH纳米材料。通过SEM和TEM得出Ni-Fe LDH纳米材料是表面具有片层结构的纺锤状十八面体空心结构。当电流密度为1 A g-1和10 A g-1时,Ni-Fe LDH比电容可达到747.79 F g-1和147.41 F g-1。在电流密度为10 A g-1时,经过5000次的恒流充放电后,比电容保持率在57.20%,表明其具有良好的循环稳定性。内部电阻Rs=1.303Ω,说明材料内阻较小。（2）将Ni-Fe LDH与浓度为0.3 mg/ml～0.7 mg/ml五种条件下的氧化石墨烯溶液通过水热还原法来制备还原氧化石墨烯和Ni-Fe LDH（r GO/Ni-Fe LDH）纳米复合材料。复合材料XRD谱图结果显示,没有出现10o左右对应氧化石墨烯的衍射峰,在24o左右出现了石墨烯的衍射峰,说明氧化石墨烯已经被还原成了石墨烯。拉曼光谱中4个特征振动峰进一步说明成功制备了r GO/Ni-Fe LDH纳米复合材料。该复合材料的结构为片层结构的r GO上生长着具有纳米片片层的纺锤状十八面体空心结构。当电流密度为1 A g-1时,溶液浓度为0.5 mg/ml的r GO/Ni-Fe LDH的比电容值最高为934.60 F g-1,这是因为片层结构的r GO表面上附着的纺锤体结构最丰富。在10 A g-1的电流密度下,经过5000次的恒流充放电测试后,比电容的保持率在97.79%。内部电阻Rs=1.236Ω,电阻减小。可能是因为石墨烯的稳定性强,导电性能优异,能够加快电子传输速率。图32幅;表6个;参考文献56篇。
其他文献
有机太阳能电池凭借其质量轻、易量制、绿色环保等特性,在近十年迅速发展。合成新材料、优化界面修饰层、三元策略、串联电池等均为提升有机太阳能电池光电转换效率的常见方式。本文首先选用了新型高效有机材料制备体异质结有机太阳能电池,优化工艺,制备最佳器件,然后筛选第三组份构建三元有机太阳能电池,并测试、表征器件的光电性能。其次,研究空穴传输层的改善对有机光伏器件的影响,探索提升有机太阳能电池光电转换效率的途
随着人类社会的进步和经济的快速发展,对能源的需求也愈加强烈。锂电池是目前极为重要的储能器件,具有高容量、高功率密度、长寿命、可靠安全等优点。负极材料是锂离子电池系统中的重要成员,在很大程度上会影响锂电池的整体性能,目前市场广泛应用的是石墨材料,储能潜力已几乎接近其理论比容量(372 m Ah g-1),所以开发出含有更高比容量的负极材料刻不容缓。硅负极材料的储锂性能优越,理论比容量高达4200 m
在仿生功能界面材料领域,超疏水材料因其广泛的应用潜力备受科学家们的关注,未来将在家用产品、交通工具、服装、电子设备、航空工业等领域发挥重要作用。由于超疏水表面的纳米结构十分脆弱,如何开发一种耐磨损、抗紫外线、耐高温、化学稳定性优秀的超疏水涂层成为了目前研究的主要方向。迄今为止,超疏水涂层的制造方法包括浸泡法、化学气相沉积法、电化学沉积法、溶胶-凝胶法、激光法和电火花加工法等。电火花加工法对材料硬度
随着组织工程的不断发展,生物支架的制备也显得越发重要。因为组织工程支架能够根据目标的需求从结构和成分上进行高度模拟,为种子细胞的增殖生长提供一个临时基质,并且能将细胞顺利的运送到人体内部特定的部位。而现有的技术在高性能生物支架制造方面依然存在难以克服的问题。因此,本文采用静电纺丝技术制备一种三维多孔生物支架。通过系列实验,揭示了主要工艺参数对高性能生物支架制备的影响和规律,并得到了多孔聚乳酸（PL
目前我国的高铁运行里程和运行速度位居世界第一,其中约80%的轨道服役时间已超过两年,受环境和列车运行状况的影响,轨道裂纹的产生不可避免。轨道缺陷无损检测方法,包括涡流检测、电磁检测、超声检测、视觉检测等,其中超声检测由于检测深度大、性价比高、操作简单等而受到广泛应用。当前钢轨的超声检测主要是通过扫查方式实现钢轨不同位置的缺陷检测,检测效率低且无法实现长期在线监测。超声导波由于具有传播速度快、覆盖范
金属卤化物钙钛矿型量子点由于其独特的光学性能,在发光领域引起了广泛关注。近年来,钙钛矿型纳米晶体作为一种具有广泛应用前景的非线性光学材料,在显示、光电检测、太阳能电池和激光器等领域拥有广阔的前景。为了改善金属卤化物钙钛矿型量子点的性能,人们最近提出了许多策略。钙钛矿结构有着很好的容忍性,因此,离子掺杂是改善钙钛矿量子点发光性能的策略之一,此外,后处理也是改善钙钛矿量子点光学性能的有效策略,通过配体
随着电子信息技术的进步,传统电子器件已经无法满足人们对微型设备的追求,人们对具有特殊物理化学性质的材料越来越感兴趣,一些多功能材料被提出和研究。人们为了解决室温下铁磁性和铁电性的共存,提出了双钙钛矿型氧化物Bi2Fe Cr O6（BFCO）,其独特且优异的性能吸引了大量科研工作者的关注。理论计算表明BFCO在室温下具有80μC/cm~2的铁电极化强度以及饱和磁化强度约2μB/f.u.（约160em
微纳光栅是光学系统中非常基本的周期性光学元件,在各种微纳光学器件中具有非常广泛的应用。随着微纳光学和集成电路的发展,光栅逐渐与其他光学元件相结合,做成片上高精密光学器件。这也要求微纳光栅更加小型化、高精密、性能强大和易于制作。本文基于严格耦合波理论、模态法和有限元理论对微纳光栅进行一些开发。主要研究内容如下:（1）针对光栅性能稳定的问题,设计了一种二次布拉格角入射下的带有覆盖层单通道衍射光栅,该光
二维（2D）材料被《科学美国人》在2016年评为十大新兴科技之一。这个材料体系中的每一种材料都拥有原子级的厚度和奇异的光电特质。它们主要包括石墨烯,六角氮化硼,过渡金属硫族化合物和黑磷等。其中,单层半导体过渡金属硫族化合物（TMD）的直接带隙往往位于从可见到近红外光区,并且与光有强烈的相互作用。由这些原子级厚度的二维材料构成的范德瓦尔斯（vd W）异质结,因其特别适合纳米尺度柔性电子和光电子学器件
胶体光子晶体（胶体晶）因其独特的周期性结构、特殊的光子带隙及结构色,在显示、印刷、传感、防伪、太阳能电池和光催化等领域具有广阔的应用前景。单分散二氧化硅（SiO2）和聚苯乙烯胶体颗粒是常用的胶体组装基元。然而,这些胶体颗粒自身缺乏功能,严重限制了胶体晶的应用范围。因此,制备具有新功能的单分散胶体颗粒并将其用于构建新型响应型胶体晶将极大的促进响应型胶体晶的发展与应用,具有重要的科学研究价值。本论文分