基于tio2纳米管阵列的纳米复合材料制备及其在超级电容器中的应用研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于Ti02纳米管阵列的纳米复合材料制备及其在超级电容器中的应用研究作者姓名：朱旭指导教师：高志达副教授东北大学理学院申请学位级别：硕士学科类别：理学学科专业名称：理论物理论文提交日期：2014年6月论文答辩曰期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：张涛评阅人：杨玉玲、胡晓鹏东北大学2014年7月万方数据ThesisinTheoreticalPhysicsPreparationofNanocompositesbasedonTi02nanotubearraysanditsaDDnCatlonln

2、thestudy’I‘1l●J●●‘一一onapplicationofsupercapacitorByZhuXuSupervisor：GaoZhidaNortheasternUniversityJuly2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=占：思。学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学

3、有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师I司意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：瑚≮揠签字日期：如H，7。／．飘呵导师签名．。高舭／导师签名：<—)之rU二／签字日期：；70／Z7、／忸灶个名．登√者7J．．舱汁。文忡论移藿i坳学瓤万方数据东北大学顶士学位论文摘要基于Ti02纳米管阵列的纳米复合材料制备及其在超级电容器中的应用研究摘要Ti02纳米管阵列(T

4、iNTs)具有表面积大、吸附能力强、空间容纳性高以及性质稳定等诸多优点，在太阳能电池、气敏传感器、生物传感器、光解水制氢以及光催化等领域中具有良好的应用前景，成为现阶段国内外科研领域中的热门研究方向之一。超级电容器是介于蓄电池和传统静电容器之间的新型储能电子元件。与二者相比，超级电容器具有更高的功率密度和能量密度，而且使用寿命长，环保无污染，被广泛应用于电子信息、电动汽车、航空航天等领域，应用前景广阔，具有极大的商用潜力。鉴于以上两点，本文首先研究如何制备碳功能化的TiNTs纳米复合材料(G．TiNTs)。之后将其与氧化钌(Ru02)结合，制得半

5、导体纳米复合材料(G—TiNTs／Ru02)，最后将其作为电极材料应用于超级电容器的研究中。本论文主要内容如下：第一部分对纳米材料及超级电容器的概念、分类、研究成果、发展动态与应用前景等概况进行了综述。主要叙述了TiNTs纳米材料的制备及修饰方法、目前纳米材料以及金属氧化物，特别是氧化钌(Ru02)在超级电容器电极材料研制中的应用等内容。第二部分具体叙述了超级电容器电极材料的制备及修饰。先采用阳极氧化法制备出TiNTs，然后通过“一步高温退火法”(简称一步法)将纳米管的晶型转化为锐钛矿型，同时将内残留的有机电解液高温分解为碳，从而得到了在碳层修饰

6、的TiNTs纳米管阵列(G．TiNTs)。将上样品述浸泡在H202中，使G—TiNTs表面附着羟基，以此来提高Ru3+的吸附效率。最后采用液相共沉法并高温脱水，得到G．TiNTs／Ru02纳米复合材料，并将其作为电极材料，应用于超级电容器的性能研究中。第三部分为表征和测试部分，通过SEM、EDS、XRD及XPS等技术对通过上述方法制备得到的G．TiNTs／Ru02电极材料进行了表征。结果表明，Ru02已成功地附着在G—TiNTs纳米管壁内，含量约为3．75％。通过运用循环伏安、恒电流充放电等测试方法，研究了G．TiNTs／Ru02的诸多电化学性能

7、。得出了结论：与TiNTs和O—TiNTs相比，G．TiNTs／Ru02具有优异的电容性能。Ru02可以在很大程度上提高材料的电容特性。修饰后的样品比电容可达189．1F／cm3。且经过1000次充放电后，比电容仍能保持最高值的95．6％，具有良好的循环寿命和稳定性。综上，可得出结论：制备得到的G—TiNTs／Ru02纳米复合材料具有良好的电容器行为，可以作为优质电极材料，应用于超级电容器的研一11—万方数据东北大学硕士学位论文摘要究中。关键词：纳米复合材料；二氧化钛纳米管阵列；氧化钌；碳纳米层；石墨化；超级电容器．．III．．万方数据东北大学硕

8、士学位论文AbstractPreparationofnanocompositesbasedonTi02nanotubearraysand