纳米碳材料用作电化学超级电容器电极材料的研究

《纳米碳材料用作电化学超级电容器电极材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页摘要本论文以纳米碳材料为超级电容器电极基体材料，从碳材料的制备工艺和条件、碳材料的表面改性、碳材料掺杂导电氧化物及电极的制备工艺四个方向，研究了纳米碳材料的制备方法，结构，性能以及应用于电容器电极的电化学性能影响。采用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射、N：吸附等测试手段，对材料表面形貌和孔结构进行研究。利用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗测试研究超级电容器的电化学性能。用柠檬酸络合法制备出LaNi0。和La2Ni0,两种催化剂前驱体，以化学气相沉积法分别制备碳纳米管。TEM结果显示：所得的碳纳米

2、管的内径分别约为25-30nm和10-15nm。孔结构分析知，由La2Ni0。催化剂制备的碳纳米管的比表面积、总孔客、中孔孔容以及平均孔尺寸都大于由LaNi0。所得的碳纳米管。分别作为超级电容器电极材料，发现在有机电解液中，这两种碳纳米管的电化学容量分别为25．0F／g和35．OF／g，且由La。Ni04催化剂制各的碳纳米管的等效串联电阻要小于LaNi03制各的碳纳米管。’在碳纳米管中掺杂从5％到30％比倒不等的Zn嘶晶须及纳米ZnO，分别作为超级电容器电极材料，发现比电容从II．6F／g最大增加到了23．9F／g，且电容器的可逆性也很好，循

3、环性能也和掺杂前一样稳定。采用电纺丝技术制备碳纳米管薄膜电极，、制备过程简单，厚度可以控制，无需加入粘结剂等。TEM和光学显微镜观察，发现薄膜电极表面平滑，无凹凸不平现象，没有裂缝。对比普通涂覆方法制备的薄膜电极，应用于电化学超级电容器后，发现比电容由25．0F／g增加到了32．0F／g，内电阻降低，电化学性能得到了改善。在800℃对活性碳纤维进行水蒸气活化处理，活化之后的活性碳纤维的比表面积从316．34mZ／g增加到了1809．32mZlg，而孔容从0．169m3／g增加到了0．81lcm3／g，而且2．0-50nm的中孔孔容也增加了两倍

4、多。通过三电极体系测试循环伏安曲线，组装成电容器测试比电容，发现活化过后的活性碳纤维电极的比电容从47．35F／g增加到了91．05F／g，而且比电容也在随着活化时间的增加而增加。关键词：碳纳米管，活性碳纤维，超级电容器，电化学性能西南交通大学硕士研究生学位论文第1页AbstractThisdissertationstudiesnano-caxbonmaterialspreparationprocesses，structuralperformancesandapplicationsinsuper-capacitorsastheelectrod

5、es．Ttransmissionelectronmicroscope(TEM),sc姐electronmicroscope(SEM)．X-raydiffractionⅨRD)，lightmicroscopeandN2adsorberhavebeenusedtocharacterizethematerials,andtheirelectrochemicalperformanceshavebeenstudiedbythecyclicvolmmmogramatrves，galvanostaticcharge-dischargecalNC$andim

6、pedancespectrum．Twocatalystprecursors1．aNi03andLa2Ni04werepreparedbycitricacidcomplexometry．Twokindsofcarbonnanotubeawerepreparedbychemicalvapordepositionmethod．TheTEMresultsindicatedthattheinnerdiametersofcarbonnanotubeswere25—30nmandlO-15nmrespectively．Thespecificsurfacea

7、reasoftwokindsofau-bonnanotubesweredetectedbyN2adsorbcLtheresultshowedthatthespecificsurfacearea,totalcapacitance，mesoporecapacitanceandaverageporediameterofcarbonnanotubespreparedbycatalystprecursorsLa2Ni04wasbiggerthanthatofcarbonnanotubespreparedbycatalystprecursorsLaNi0

8、3．Theywereusedaselectrodematerialsandelectrochemicalsuper-capacitorswereassembled．