碳纳米管包覆零价铁与四氧化三钴超级电容性能研究

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1、分类号:密级：UDC：学号：405705212023南昌大学硕士研究生学位论文碳纳米管包覆零价铁与四氧化三钴超级电容性能研究StudyonSupercapacitorPerformanceofCarbonNanotubesCoatedZero-valentIronandCobaltosicOxide周琳培养单位（院、系）：材料科学与工程学院指导教师姓名、职称：程抱昌教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料化学与物理论文答辩日期：答辩委员会主席:M1S评阅人:2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人

2、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:签字円期：7°^年6月本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌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

3、行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写导师签名（手写签字曰期：年b月《円签字曰期年名月#R论文题目姓名学号论文级别博士□硕士■院/系/所专业E_mail备注：□公开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，______年_月后公开)摘要摘要超级电容器作为一种新型

4、的储能器件，由于具有功率密度高、充放电速度快、循环稳定性好和环境友好等特点，在现代电源系统中有着广泛的应用并受到越来越多国内外科学家的广泛关注。其中电极材料的性质和形貌结构是影响超级电容器性能的关键因素，如何提高电极材料的电容值和制备具有优良电容性能的电极材料是人们研究的重点。本文试求通过将碳纳米管与活性纳米铁颗粒复合来提高材料的性能；通过水热-热分解法制备出具有优良超级电容性能的Co3O4电极材料。(1)本文以有机金属化合物二茂铁为原料，采用简易的化学气相沉积法，一步合成了Fe/CNTs纳米复合材料。纳米单质铁沉积在碳纳米管内

5、壁上形成复合纳米结构，碳纳米管为单质铁提供限域环境，可以有效防止铁颗粒的团聚，增加电解质离子与活性物质的反应活性位点。电化学测试结果表明Fe/CNTs复合-1材料表现为明显的赝电容特性，具有优于CNTs的电容性能，在0.3A·g电流密-1-1度时Fe/CNTs复合材料的比电容值为157F·g，CNTs的比电容值为84F·g，经1000次循环充放电后Fe/CNTs复合材料的电容值保持为初始容量的78%。另外，鉴于零价铁在水处理领域的广泛应用，进一步对Fe/CNTs的还原吸附性能进行了研究，结果表明：在一定条件下Fe/CNTs对偶氮

6、染料与Cr(Ⅵ)的去除率达90%以上。(2)采用水热-热分解法，通过改变反应条件制备了花状结构的Co3O4和六面体结构的Co3O4。利用XRD和SEM对材料进行形貌结构表征，结果表明：两者均为立方晶系、尖晶石结构的Co3O4；两种结构的Co3O4均由纳米片层组装而成，但花状Co3O4的纳米片层厚度小于六面体Co3O4，有利于缩短电解质离子的传输距离。电化学测试结果表明花状Co3O4具有优于六面体Co3O4的比电容值，在电-1-1流密度为0.5A·g时，花状Co3O4和六面体Co3O4的比电容值分别为244F·g-1和175F·g

7、；六面体Co3O4具有较好的循环稳定性，经1000次循环充放电后电容保持率为86%。关键词：超级电容器；碳纳米管；复合结构；水热-热分解法；四氧化三钴IAbstractAbstractAsanewtypeofenergystoragecomponent,supercapacitorhasbeenwidelyusedinmodernpowersystemandstudiedbymoreandmoredomesticandoverseasscientistsbecauseofitsadvantagesuchashighpowerde

8、nsity,highcharge/dischargespeed,highcyclingstability,andenvironmentfriendly.Themorphologiesandmicrostructuresofelectrodematerialsar