基于静电纺丝法制备MXene/碳纤维复合材料及其电化学性能的研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chunhuaqiuyue
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
超级电容器功率密度与循环寿命等方面优异的性能,使其在动力以及稳定性要求较高的领域有着极大发展前景。超级电容器的电化学性能受电极材料、电解液以及隔膜等因素的影响,而其中电极材料的性能则决定了电容器的电化学性能。二维碳化钛(Ti3C2Tx)是一种新型的二维层状材料,具备大量的表面活性位点以及优异的电导率,是一种非常有前景的超级电容器电极材料,Ti3C2Tx/多孔碳纤维(PCNF)电极是利用静电纺丝技术将Ti3C2Tx纳米薄片、聚苯乙烯微球以及聚丙烯腈(PAN)进行复合与碳化后制备而成。使用静电纺丝方法,将少层的Ti3C2Tx纳米薄片锚定在碳纤维中,从而避免了Ti3C2Tx纳米薄片在充放电过程发生堆叠团聚现象,且相较于碳纤维,多孔碳纤维提供了更高的比表面积,因而,Ti3C2Tx/多孔碳纤维作为电极材料具有优异的电化学性能。本论文主要研究内容为:(1)将经过处理后获得的较小尺寸二维碳化钛纳米片通过静电纺丝技术嵌入与多孔碳纤维中,并研究不同Ti3C2Tx负载量对制备的Ti3C2Tx/PCNF电极材料电化学性能的影响。采用横流充放电对Ti3C2Tx/PCNF进行测试,在孔隙率较低的条件下,复合电极在1A/g的电流密度下最高可获得191.20F/g的质量比容量,对电极材料进行电化学阻抗测试,引入Ti3C2Tx材料后电化学阻抗特性获得显著提高。(2)为了进一步获得为更为优异电化学性能的Ti3C2Tx/PCNF电极材料,我们以聚苯乙烯为造孔剂进一步研究孔隙率与碳化温度对材料的结构以及电化学性能的影响。在3mol/L KOH电解液、0~+0.6V的电压窗口,1A/g的电流密度下,空隙率最大的复合电极获得了最高292F/g的质量比容量,并且在10A/g的电流密度下依然获得169F/g的比容量。相同的Ti3C2Tx/PCNF电极材料在600℃的碳化温度下也显示出了高于其他碳化温度的质量比容量以及电化学阻抗特性。(3)为了探索不同的造孔材料对复合电极电化学性能的影响,我们引入ZIF-8作为造孔剂并探究制备出复合电极材料的电化学性能。在3mol/L KOH电解液、0~+0.6V的电压窗口,1A/g的电流密度下,复合电极最高比容量达到212.33F/g,相比与未加入ZIF-8时的125F/g,电化学比容量获得了明显的提高。
其他文献
3C(计算机、通信和消费电子)产品换代速度快,电子生产线频繁切换,各类扰动事件(设备故障、预防性停机维护、工人加工疲劳、质量缺陷等)频繁发生。扰动事件可能会造成设备停机,从而引起脆性传播,导致停机设备的上游和下游设备停机,严重影响订单交货期。为了保障产能在扰动下的稳定,需要对生产线的脆性进行定量分析和评估,制定扰动控制策略,减少扰动事件造成的生产损失。然而,由于脆性传播的动态性,建立精确的解析模型
随着我国经济的发展,人们开始更多关注猪肉产品的质量安全问题。猪肉产品的安全需要猪肉供应链各参与者共同维护,同时也需政府机构的监督。猪肉追溯过程中任何一个环节出问题都可能会导致猪肉的品质问题。目前大部分猪肉追溯系统都由单一企业控制,造成了猪肉追溯数据的中心化,数据容易被篡改、被黑客攻击或由其他不可抗力因素导致数据丢失等。区块链技术具有数据不可篡改的特点,为上述问题的解决提供了契机。本文根据当前猪肉追
机器人恒力抛磨控制在工业生产中广泛应用,恒力抛磨主要运用机器人正逆解以及受力分析进行精准前馈控制,然而,在力控制过程中机器人将受到来自外界环境变化以及抛磨物体刚度变化等干扰,产生抛磨力的波动,因此在机器人恒力抛磨过程中,需要解决如下几个问题:(1)选择合适的力传感器,力传感器用来感知外界的力波动情况,需要根据力的波动范围、频率和精度要求选用合适的力传感器,并进行测试分析,保证机器人抛磨过程中里测量
船舶气囊下水是上世纪八十年代由我国首创的一种船舶下水方式,经过数十年的探索与发展,气囊下水技术日趋成熟,相较于传统船舶下水方式,气囊下水以其突出的经济性、环保性等优势,逐渐促进了一些中小型船舶企业由传统造船模式向更为灵活造船模式的转型,但气囊下水的安全性问题一直是船舶行业关注的重点。船舶气囊下水是利用柔性低压气囊变形后为船舶提供巨大支撑力在滚动过程中带动船舶入水的下水方式,整个过程中的安全性问题主
机器人姿态估计作为机器人导航的关键技术,长期以来是计算机视觉的研究热点,影响着建图的精度和导航的效果。当前常用算法,譬如ORB-SLAM、VINS-Mono等视觉定位系统,适用于常规场景中,可以精确鲁棒地进行机器人的姿态估计。然而这一系列方案都对环境纹理有较强的要求,在乏纹理区域无法提供鲁棒的姿态估计。为了解决传统的基于特征点的姿态估计方法在乏纹理场景中退化的问题,本文体提出了一种基于偏振图像平面
近年来,无损检测技术在工业检测中有着广泛的应用以及发展。其中超声无损检测技术在制造业、建筑业、金属加工、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域有着操作简单便捷,非破坏性,对人体无损伤,能够探伤多种类型的缺陷等优点。它既可以用于实验室研究,也可用于现场工程检测等。然而传统的超声波检测在对缺陷的定量和定性方面非常依赖检测人员的经验和判断。如在对金属基材料的焊缝检测中,检测人员一般只能通过以往的经验判断其
作为飞机的关键部件,涡轮发动机在航空航天领域扮演着举足轻重的地位。为增进涡轮发动机的转化效率,必须使用热障涂层技术以提升其热端部件的服役温度。燃烧室内部的涡轮叶片服役环境恶劣,根据气动/性能/控制等要求,叶片结构通常被设计为复杂的几何形状。在复杂的型面上,涂层的沉积形式、组织结构会随着型面的改变而产生差异,这些差异往往会影响到涡轮叶片上涂层的服役性能,造成涂层局部产生过早的功能退化甚至失效,严重关
现代医疗数字化技术、大数据技术和医院信息管理系统的发展加快,命名实体识别技术成为了挖掘医疗潜藏价值的关键手段。慢性阻塞性肺疾病是一种染病规模级别与糖尿病、高血压具有同等量级的慢性疾病,有着急性发作频繁和高致残率的特点。慢阻肺的分期诊断缺乏快速准确的诊断方法,需要依靠经验丰富的医生通过病人的临床体征及检查结果等数据综合确定。慢阻肺患者治疗的关键指针是预防阶段高风险病人有效控制危险因素,和在临床诊疗过
通过3D打印方法制备了ARZ陶瓷(Al2O3增强Zr O2)/316L不锈钢复合材料,使用旋转流变仪研究了蜡基浆料在不同粘结剂配方、不同固相含量、不同含量陶瓷粉末下的流变性,研究了不同ARZ体积分数复合材料的最优烧结温度和其弯曲强度、硬度以及耐磨性,通过扫描电镜及EDS观察烧结件表面形貌、弯曲断口和磨损形貌,利用3D打印实现了复合材料的成分分布自由化,使用双喷头打印机打印并烧结了316L/20AR
丙烷部分氧化重整是现代工业化最成熟的制氢方法之一,丙烷在高温催化剂的催化下能发生部分氧化重整反应产生以H2为主要成分的合成气。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能将存在于燃料或者生物质中的化学能直接转化为电能的全固态结构电池。由于部分氧化重整放热的特性能满足SOFC高温工作的需要,现阶段对丙烷部分氧化重整与固体氧化物燃料电池的耦合应用提出了新要求,也引发了科研工作者的研究热潮。Ni-Al2O3催