Ti3C2的微氟制备及其电化学性能研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yongren803
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
MXene是一种典型的二维材料,具有独特的风琴状结构,具有类似石墨烯的大比表面积和优异的导电性,因此被应用于超级电容器电极材料。目前,MXenes的主要制备方式是含氟溶液刻蚀MAX相的A层,常见的刻蚀剂有HF、HCl+LiF、NH4HF2等。但是,大量的F-吸附在Ti3C2表面,限制了 A1的活性,使刻蚀反应不能持续进行,也不利于刻蚀产物比电容的提高。因此,寻找一种危险性小、环境友好、制备简单、应用范围广的合成Ti3C2的方法势在必行。本文提出,通过少量HF溶液将Ti3AlC2相活化后,后续再利用铜盐和银盐中的金属Cu2+、Ag+与Al之间的置换反应,在室温下对Ti3AlC2的Al层进行刻蚀,最终成功获得电化学性能提高的Ti3C2,此方法中后续过程的无氟刻蚀为Ti3C2的制备提供了一种新思路。(1)室温下铜盐刻蚀法制备Ti3C2 MXene及电化学性能研究使用不同的可溶性铜盐在室温下制备风琴状的Ti3C2,探究铜盐种类、浓度大小对其物相、形貌及电化学性能的影响。结果发现,Cu(NO3)2和CuCl2对Ti3AlC2具有明显的刻蚀效果,可以得到风琴状结构的Ti3C2,且CuCl2作为刻蚀剂时还可提高比电容。还原产物负载在Ti3C2表面形成复合结构,具有赝电容效果,相对于单一 Ti3C2其电化学性能明显提高。其中,Ti3AlC2-CuCl2质量比为1:3时得到的产物电化学性能最佳,电流密度为1 A/g时,比容量为508.5 F/g,5 A/g循环保持10000次,显示循环保持率为82.56%。(2)银盐置换刻蚀法制备Ti3C2 MXene及电化学性能研究Ag+比Cu2+具有更强的氧化性,与Al间的置换反应更强烈。所以选择AgNO3溶液作为刻蚀剂,利用金属(Ag-Al)之间的置换反应制备了风琴状的Ti3C2。探讨AgNO3浓度和反应时间对Ti3C2/Ag的形态分布和电化学性能的影响。结果表明,AgNO3对Ti3AlC2具有明显的刻蚀效果,且Ag+被还原为纳米Ag颗粒,负载在Ti3C2片层上,它可以提高材料的比电容,增加材料的导电性,降低材料的电阻。浓度为10 wt%的AgNO3溶液制备的Ti3C2样品获得最佳的比电容:117.6F/g(电流密度1 A/g)。当加入AgNO3反应时间为60分钟时,所制备的电极材料形貌最佳。在5 A/g下循环5000次后的电容保有率为95%。而通过传统的复合法制备出来的Ti3C2/Ag材料,在电容性能上更加优异。但一步法制备法简化了制备流程,减少了刻蚀时间。(3)铜银共刻蚀制备Ti3C2 MXene及电化学性能研究由于Ag+刻蚀效果更强烈,而Cu2+的还原产物具有更好的电学性能,因此选择AgNO3和Cu(NO3)2共混溶液作为复合刻蚀剂制备了风琴状的Ti3C2,探究AgNO3和Cu(NO3)2不同比例对Ti3C2 MXene的SEM、XRD及性能的影响。结果表明,在二者为1:1的条件下,其电化学性能最好。1 A/g时的比电容为1047.05 F/g,是CuCl2刻蚀剂的2倍。在5 A/g的高电流密度下进行10000次循环后,电容保持率为76.3%。良好的电化学性能归功于Cu和Ag的协同效应。
其他文献
近年来,能源需求增长与化石燃料资源未来枯竭的矛盾日益突出,成为传统能源替代的可再生能源又存在弃电率高和电能质量差的问题,为了解决能源替代问题,发展环保灵活的发电方式已成为必然选择。太阳能热发电由于其可调度性、持续稳定产出的优势,在我国正在兴起。新能源电网正在向风能、光伏、光热等灵活的能源利用形式发展,电力系统供电侧和负荷侧的不确定性日益增加,故而综合考虑电力系统的安全稳定运行和经济效益,提出了光热
学位
羟基磷灰石(HAP)是一种多功能矿物材料,良好的稳定性、离子交换-吸附性、孔隙结构等使其在催化剂的制备方面有着广泛的应用。HAP不仅可以作为催化剂载体,同时,自身具有一定的光催化活性,可以作为催化剂。纳米贵金属颗粒具有良好的催化活性和独特的功能性,但由于团聚影响性能、回收再利用困难,因此其应用也受到限制。本研究通过溶胶-凝胶法制备了具有良好光催化活性的HAP,并通过负载AuNPs和AgNPs合成了
学位
本文探讨了包括外交关系、双边贸易以及石油和天然气投资在内的能源合作的不同结果。对现实主义、自由主义和国内政治等能源安全相关理论的检验表明,上述理论大多能够在某一角度提供较为详尽充分的解释,但基于能源问题所涉领域众多且极为复杂的事实,难以遍及其全部层面。因此,本研究尝试以上述三种理论为出发点,分别从中提炼出地缘政治、经济潜力、利益团体三个变量,并构建了一个包含上述变量的框架,以适用于美国与俄罗斯、美
学位
随着风力发电机装机容量的逐年增加,对其主传动链轴承、齿轮等关键零部件进行振动监测和故障诊断的重要性日益凸显。在实际运行中,由于风速的变化导致转频波动,风机的振动信号呈现出典型的多组分和非平稳特征,加之现场强噪声的干扰,导致对风机的故障诊断存在着故障特征辨识困难、时频脊线能量集中性差等问题。针对上述难点,本文的研究以同步压缩变换为基础,以小波变换为切入点,对同步压缩小波变换算法的改进方法进行深入研究
学位
我国的乡土景观具有深厚的田园文化底蕴,如今,在乡村振兴战略下发展“乡村经济”的同时,也需要改善乡土人居的生活环境,建设理想人居的“诗意乡村”。中国传统文化中的“意境空间”与现今所倡导的“诗意栖居”反映出了古今人对文化性、艺术性和生态性的高品质乡村居住生活的追求,其传统文化中意境的思想内涵和营造方式对田园文化回归乡村建设具有本质上的启发作用。本文首先对论文选题的研究背景、目的和意义、国内外相关研究现
学位
6063铝合金由于其良好的挤压加工性和良好的力学、电学、耐蚀性能,被首选为铝导体管母线材料。国家标准要求6063铝合金管母线的导电率高于51%IACS,接头强度高于133 MPa。强度为205 MPa的T6态6063管母线焊接后,接头处强度会一定程度的下降,而固溶态(挤压态)6063铝合金焊接口其接头处强度与母材相同。为此开发强度高于140 MPa的节能型热挤压态6xxx系铝合金管母线具有重要的意
学位
开展可靠的地震动模拟是地震灾害评估和地震工程学中最重要的挑战之一。由于构造环境和地质条件的多样性,观测到的地震动记录可能在区域上有所差异。本文为了使模拟地震动记录能够符合区域地震动的主要特征,基于机器学习和优化算法搭建了一套区域地震动模拟框架。以日本关东地区为例,围绕所提出的区域地震动模拟框架展开具体地应用研究,主要工作如下:1.在本文搭建的区域地震动模拟框架中,应用主成分分析算法对区域地震动数据
学位
氢能具有高燃烧值、零碳排放、环境友好、储量丰富等优点,是现阶段非常有前景的新型清洁能源之一。电催化分解水技术作为一种设备简单、操作便捷的制氢手段受到了人们广泛的关注。然而大量的电能消耗制约了这项技术的工业化推广。电催化分解水中电催化剂的使用可以有效地加速反应进程,减少电能消耗。贵金属Pt和金属氧化物IrO2分别是理想的阴极析氢(HER)和阳极析氧(OER)电催化剂,但是高昂的价格和稀少的存储量限制
学位
随着体验经济的到来,人们从基础的物质需求逐渐开始追求主观体验的精神需求,以体验式为策略的饮食文化展陈空间开始借助当代设计手法、新兴科技媒介、饮食生产技艺等,使展陈向多元化的体验形式上转变。因此本文以“饮食文化体验式展陈设计研究”的主题,将研究范围和实例样本选择在浙江地区,根据现有的相关研究内容与实践成果梳理,分析饮食文化展陈的发展现状和存在问题,将研究重点聚焦于如何通过体验式展陈设计将饮食文化的信
学位
城市轨道交通系统开通后,与已存在的常规公交等其他公共交通方式共同承担起城市公共交通的客流运输。为了提高公共交通的利用率,许多城市相继出台了公共交通换乘政策,期望通过票价的引导作用,构建乘客以轨道交通出行为主体,常规公交为辅助的出行结构。然而不同城市由于公共交通状况不同,换乘政策实施效果也各不相同。为了研究厦门市的换乘政策实施后,对乘客在公共交通之间选择的影响,进而分析换乘政策的实施效果,本文选取了
学位