过渡金属氧化物材料控形制备及电化学性能研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyn000
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
近年来,超级电容器因其比传统电容器具有更高的能量密度和功率密度,成为了新能源领域研究的热点之一。本文主要研究以表面活性剂的添加来生成一种特定形貌的多元金属氧化物骨架材料,并与细小的Ni O纳米颗粒复合,通过改变保温时间和水热温度来研究复合材料的结构,形貌以及电化学性能的变化。本文通过溶剂热法和水热法成功合成了新型多组分Mn Co2O4@Ni O纳米复合材料和Ni O-MFe2O4(M=Ni,Co)纳米复合材料。主要研究结果如下:(1)本文以异丙醇+三乙二醇为反应溶剂,加入表面活性剂六亚甲基四胺(HMTA)后成功制备出了多孔纳米片状的Mn Co2O4样品,再与Ni O复合后得到了多组分Mn Co2O4@Ni O纳米复合材料,这是一种具有独特的互连网状的多孔纳米片结构。这种独特的结构具有较大的比表面积和均匀的孔径分布,不仅能够有效地确保两种赝电容材料(Mn Co2O4和Ni O)的协同作用,而且还能促进快速充放电过程中电解质离子的扩散和迁移。从而使得Mn Co2O4@Ni O复合电极表现出超高的比电容(在2 A/g的电流密度下为508.3 F/g),并且在10 A/g电流密度下,2000次循环周期后,电容的保持率高达89.7%,表现出优异的循环稳定性。(2)本文通过分别加入CH3COONa和CO(NH2)2试剂制备出了多孔纳米绒球状和纳米片绒球状的Ni Fe2O4和Co Fe2O4样品,再与Ni O复合后得到了新型Ni O-Ni Fe2O4和Ni O-Co Fe2O4复合材料。实验发现,制备过程中加入CH3COONa和CO(NH2)2对Ni Fe2O4和Co Fe2O4样品及其复合Ni O后的样品晶体结构影响不大,而对材料的表面形貌作用较大。选用CO(NH2)2所得的样品多具有多孔片状形貌,孔径分布均匀,可以为电化学反应提供更多的活性位点,在电流密度为1A/g时,Ni Fe2O4材料比电容为103.6 F/g;Co Fe2O4样品比电容为96.3 F/g,复合Ni O之后更有效提高了其电化学性能。实验发现,反应温度及保温时间同样会影响所得复合材料样品的电化学性能,当反应时间为24 h,水热温度为160℃时,Ni O-MFe2O4复合材料电极表现出最大的比电容值(在1 A/g的电流密度下Ni O-Ni Fe2O4比电容为255.1 F/g,Ni O-Co Fe2O4比电容为261.4 F/g)。并且在10A/g电流密度下,2000次循环周期后,电容的保持率分别高达83.3%和85.2%,表现出优异的循环稳定性。
其他文献
过渡金属二硫化物由于具有类石墨烯的优异性质而被众多研究者重视,且其可调的带隙恰恰弥补了石墨烯没有带隙而严重地限制了其在光学及电子学器件方面的应用的缺憾。过渡金属二硫化物二维层状材料的光学性质有严重的层数依赖性质,目前制备单层过渡金属二硫化物采用较多的机械剥离法虽简单易操作,但是剥离的纳米片的面积小,结构不可控,为实际应用带来弊端。为了实现其在极端条件下的最佳应用性能,研究者致力于过渡金属二硫化物纳
随着换热技术的发展,喷雾冷却技术在实践中的应用范围越来越广,因此,如何正确认识雾化液滴在各类换热器表面的撞击和蒸发行为,科学准确的描述液滴撞击和蒸发的物理过程,有助于深入理解喷雾强化热质交换的过程与机理。目前关于液滴撞击和蒸发过程的研究缺乏系统性、全面性,对于液滴撞击的瞬态加热过程、固着蒸发的动态机理关注较少,本文针对这些问题进行了以下几个方面的研究:(1)采用GLSVOF模型研究了液滴撞击壁面的
采用高比容量的正负极材料,并尽可能提高工作电压是提升锂离子电池能量密度的关键。然而,广受关注的正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)在高电压下存在结构稳定性差、易于催化电解液氧化分解等诸多难题。本论文针对在2.8-4.5 V高压下工作的Li/NCM811半电池设计开发了两种电解液添加剂,旨在通过解决正极/电解液的界面问题来提升高镍三元锂电池综合性能。主要研究内容和结果如下:
粘接结构广泛应用于机械制造以及航空航天等领域,对其粘接性能进行优化可以改善航空设备的承载能力。本文以双悬臂梁及搭接接头两种常见的金属粘接结构为研究对象,对其界面粘接性能以及结构优化等问题进行分析。首先,保持界面应力最大值以及粘接构件完全失效时的断裂能不变,基于能量的观点,研究了粘接界面不同内聚力模型形状参数之间的关系,实现了粘接界面不同本构模型之间的相互转换。其次,分析了几何尺寸等参数变化对粘接构
静电除尘器内的离子风会对流场造成不同规模的扰动,对于颗粒物的运动与捕获有着显著影响。湿式膜静电除尘器在收尘壁面均布水膜来实现清灰目的,避免了二次扬尘。本文应用有限元COMSOL Multiphysics软件建立了静电场、流场、颗粒荷电与运动的多物理场耦合数值模型。实现了对湿式膜静电除尘器内电流体流动的研究。通过实验测试不同工况条件下湿式膜电除尘器的Ⅴ-Ⅰ特性和除尘效率,为进一步电除尘器性能改善提供
多孔介质燃烧由于热量的回馈使燃烧温度提高,如果不采取措施降低燃烧温度会导致高热值燃气燃烧的高NOX排放问题。如何通过改变多孔介质的孔隙排列方式来控制热流,进而达到控制燃烧温度的目的,是本文关注的重要问题。本文设计了一台具有冷却边界的多孔介质燃烧器,试验测试了不同变孔隙结构及冷却条件下稳定燃烧的温度分布及污染物排放;本文进行了泡沫陶瓷有效导热系数测量试验,探究了有效导热系数随泡沫陶瓷孔密度、叠加厚度
随着经济的发展与社会的进步,农村供热方式正在向清洁化、可再生化发展,生物质作为新型可再生能源越来越受到人们关注。如今生物质供热技术大致可分为生物质气化技术和生物质直燃技术,两种技术供热的经济性、环境效益优劣尚无定论。故本文针对两种技术设计两套方案进行经济性和环境效益的评价。论文以天津市农村建筑为供热对象,选取天津市一个约300户的自然村,每户供热面积约为90 m2,估算建筑采暖设计热负荷为1728
通道内布置肋片是一种很常见的强化换热方式,肋片形状对换热和阻力特性有很大影响。本文以综合换热性能最佳为目标,采用共轭梯度法对矩形通道内扰流元的形状进行了反演优化。为了研究扰流元对换热的影响,首先对常规形状进行了模拟,在矩形通道中点位置布置一个扰流元,在定热流边界下进行数值模拟,发现流经扰流元后形成的涡旋面积是影响换热的主要因素,而最高点的尖角是影响涡旋面积的主要方面。对于反演优化的形状,首先讨论了
去除燃烧烟气中的氮氧化物,防止环境污染是重要的问题之一。本文利用介质阻挡放电技术对模拟工业烟气中NO的脱除效率进行了研究。利用生物质(工业木屑和农作物秸秆)并对其进行改性、利用矿石类吸附剂(硅藻土、膨润土、高岭土和沸石)和催化剂(二氧化锰和分子筛)进行脱硝的研究。利用生物质改性能够实现资源的回收循环利用。本次实验主要得到以下结论:1.首先,根据工业烟气的特性,研究反应器的电源参数。研究结果表明,本
废塑料是固体废弃物的重要成分,不可生物降解的废塑料会对环境产生不可逆转的影响。因此,废塑料的回收处理和资源化利用成为人们日益关注的问题。通过前期研究发现,采用热裂解-催化改质法可以在处理废塑料的同时获得高价值产品碳纳米管。本文主要围绕废塑料裂解制备碳纳米管及其产物在电化学领域的应用而展开。首先,研究了不同活性炭为载体制备的镍基催化剂对废塑料(低密度聚乙烯)裂解制备碳纳米管的催化性能。研究表明以椰壳