铁基氧化物/碳纳米管纳米复合材料的制备及其超级电容特性研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxy6651
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
超级电容器作为一种填补二次电池与传统电容器之间空白的储能设备,即具有比二次电池高的功率密度、循环寿命,相比于传统电容器具有较高的比电容和能量密度,引起了研究者的广泛关注。超级电容器电极材料是决定其性能的一个关键性因素。当前,常见的超级电容器电极材料主要有三种:碳材料、过渡金属氧化物、导电聚合物;这三种材料在单独作为超级电容器电极材料时其导电性、比容量、能量密度以及功率密度等方面都不能兼顾,因此深入研究超级电容器电极材料对综合提高超级电容器电化学性能具有重要的理论和实际意义。铁基氧化物具有资源丰富、制备成本低、较高的理论比容量等优点,是一种具有赝电容特性的电极材料;碳纳米管具有独特的一维中空结构,良好的导电性以及较高的比表面积,是一种典型的双电层电容器电极材料;本文基于对提高材料电化学性能的要求,将碳纳米管与铁基氧化物复合优化铁基氧化物的导电性,进而提高复合材料的比电容和循环性能。具体的主要研究内容如下:(1)微波辅助芬顿试剂法合成Fe2O3材料和Fe2O3/CNTs复合材料,并对材料的形貌、电化学性能进行表征。从SEM和TEM电镜图中可以看出,纯Fe2O3纳米颗粒为不规则球形,直径为1μm左右;在复合材料中,Fe2O3颗粒均匀地负载在碳纳米管表面,且颗粒约为10nm左右;随后以1M Na2SO4为电解液,采用三电极体系进行电化学测试。测试电压窗口为-0.8-0.3V,与纯Fe2O3电极相比Fe2O3/CNTs复合电极的电化学性能得到了很大的提升;在0.5A/g时,复合电极的比电容达到232.6F/g,而纯Fe2O3电极的比电容仅有131.9F/g。(2)将纯Fe2O3材料与Fe2O3/CNTs复合材料分别组装成对称式超级电容器,进行电化学性能研究。实验结果表明,电流密度为0.5A/g下,Fe2O3/CNTs材料超级电容器的比电容为51F/g,而纯Fe2O3超级电容器的比电容仅有33F/g,在相同的功率密度下,复合电极的能量密度为28.3Wh/kg,高于纯Fe2O3电极;在循环1000圈之后,复合超级电容器的比电容保持率(67%)优于纯Fe2O3电容器(25%)。(3)采用溶剂热法合成CoFe2O4和CoFe2O4/CNTs材料,并对两种材料的微观形貌和电化学性能进行表征。SEM和TEM结果表明:在复合材料中CoFe2O4纳米颗粒均匀地负载在碳纳米管表面,且颗粒直径在10nm左右;以2M KOH为电解液,采用三电极体系进行电化学性能测试。测试结果表明:在相同的电流密度下CoFe2O4/CNTs复合电极的比电容均高于纯CoFe2O4电极;电化学交流阻抗谱测试显示:引入碳纳米管之后,复合电极的内阻小于纯铁酸钴电极的,离子电导率也得到了改善。(4)将CoFe2O4/CNTs复合材料作为正极,活性炭(AC)作为负极,以2M KOH为电解液,组装成非对称式超级电容器并进行电化学特性研究。在电流密度为2A/g下,CoFe2O4/CNTs//AC非对称式超级电容器循环1000次之后,比电容保持率为85.7%,库伦效率接近100%;此外,在功率密度为400W/kg时,能量密度高达30.4Wh/kg,当功率密度增大到3986W/kg时,能量密度达到12.4Wh/kg。
其他文献
蜜胺泡绵(Melamine Sponge,MS)是一种具有高孔隙率、低密度结构且绿色环保、价格低廉的商业化产品,其优异的三维孔道结构及优良的机械性能,使其成为具有前景的多孔材料制备载
目的:通过分析2型糖尿病患者合并社区获得性肺炎时血小板与淋巴细胞比值(PLR)的临床特点,探究二者间的相关性,评估PLR在诊断2型糖尿病患者合并社区获得性肺炎时的价值。方法:
本论文研究了小尾寒羊产后催乳素(Prolactin,PRL)的分泌和在不同组织中的表达规律,并分析乳腺组织中PRL相关基因的表达,以期进一步揭示PRL的功能,为阐明PRL与母羊繁殖性能的
电子回旋共振加热(ECRH)是EAST等离子体辅助加热的重要方法之一,电子回旋共振加热系统由4只140GHz/1MW/100s-1000s的长脉冲回旋管构成。回旋管在运行期间,需要配备稳定的附属
由于含有长周期有序堆垛(LPSO)相的Mg-Zn-Y系合金具有特殊的显微组织和优异的力学性能而得到了许多研究人员的关注。但目前Mg-Zn-Y系合金的性能还不能够满足一些领域的使用要求。并且由于多相镁合金中第二相的存在,使镁合金的耐腐蚀性能较差。因此,对Mg-Zn-Y系合金进一步的开发与研究是十分必要的。为了改善Mg-Zn-Y系合金的力学性能和腐蚀性能,本文通过查阅大量的相关文献,认为镁合金中添加适
化学铣削是通过调配好的化学铣削液溶解工件来得到想要的形状和尺寸。铝合金进行化学铣削时使用的是碱性化学铣削液,主要成分NaOH。当工件中的铝溶进化学铣削液,Al3+浓度不断升高,Al3+浓度是影响化铣工件质量的关键因素,当达到70g/L左右时,生产出的工件质量已无法达到标准,化铣液即需报废。因为铝合金化学铣削液主要NaOH,现有环保工艺不能对其进行处理,企业也只能交付给危险废物公司处理,每年产生的费
钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要因素,采用不锈钢钢筋代替普通钢筋是解决该问题的有效途径之一。研究不锈钢钢筋与混凝土的粘结机理及粘结滑移性,对不锈钢钢筋混凝土
目的:观察柴芪合剂对脑梗死恢复期气虚血瘀夹郁证患者的临床神经功能缺损度评分(NIHSS评分)、日常生活活动能力评分(ADL评分)、血浆D-二聚体水平、舌下络脉、中医症候积分的
本文基于疾病的非线性发生率构建了新的广义发生率函数,分别建立了具有广义发生率、潜伏期与复发项的SIRS传染病模型和具有广义发生率与Holling Ⅱ型功能性反应函数的双时滞
传统的蜂窝网络无法满足人们对视频,大文件和娱乐的需求。为了解决这些问题,通过车辆与车辆及基础设施(Vehicles-to-Everything,V2X)合作下载是实现良好的驾驶体验和流量卸载