nio基超级电容器电极材料的制备及其电容性能研究

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1、中图分类号：单位代号：10280密级：学号：09721404硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’STHESIS题NiO基超级电容器电极材料的制目备及其电容性能研究作者鲁一圣学科专业微电子学与固体电子学导师陈益钢完成日期二零一六年三月上海大学毕业设计(论文)上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主任：委员：导师:答辩日期：i上海大学毕业设计(论文)原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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了谢意。签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：ii上海大学毕业设计(论文)上海大学工学硕士学位论文NiO基超级电容器电极材料的制备及其电容性能研究硕士生：鲁一圣导师：陈益钢学科专业：微电子与固体电子学上海大学材料科学与工程学院二零

3、一六年三月iii上海大学毕业设计(论文)ADissertationSubmittedToShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinEngineeringPreparationandElectrichemicalPerformanceofNiOElectrodeMaterialsforSupercapacitorsM.D.Candidate:YishengLuSupervisor:YigangChenMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsMa

4、terialsScience&EngineeringShanghaiUniversityMarch，2016iv上海大学毕业设计(论文)摘要超级电容器作为一种新型的储能器件，其性能介于传统电容器和电池之间，具有功率密度高、循环寿命长、环境污染小等优点，在电动汽车、航天航空、电子通讯等领域有着广阔的应用前景。近年来，研究者们对于超级电容器电极材料的制备及其应用作了一系列的探索，研究表明，电极材料对于超级电容器的性能具有至关重要的影响。通过对电极材料制备方法的改进，提高器件的整体性能，已经成为目前的研究热点之一。本论文主要研究了水热法

5、制备氧化镍(NiO)电极材料，通过不同的实验方法对电极材料进行评价，采用不同的表征方法观察材料的结构变化，深入分析结构的改变造成性能变化的原因。具体研究内容如下：(1)以硝酸镍[Ni(NO3)2·6H2O]为原料，泡沫镍为基底，采用先水热，后退火的方法制备NiO电极。通过优化反应物质量、水热温度、退火温度等实验条件，采用添加表面活性剂、在制备过程中施加磁场等方法，改进NiO电极材料的电化学性能。研究表明，该方法制备的NiO呈类六边形结构，表面活性剂CTAB与磁场的施加能够有效提升NiO电极的性能。磁场环境下制备的NiO(MF-Ni

6、O-1.5A)，在3M浓度的KOH电解液中，电流密度为0.5A/g时，比电容达到932.没1F/g，且经过1000次充放电测试后，比电容仍然保持为初始值的91.9%，表现出良好的循环稳定性。(2)以硝酸镍和尿素为原料，泡沫镍为基底，同样采用水热-退火处理的方法制备NiO电极。通过改变硝酸镍、尿素的反应物摩尔比；添加不同种类的表面活性剂；在水热过程中施加磁场；以及掺杂CMK-3，对NiO电极材料进行表面改性。研究表明，制备得到的NiO具有多孔的表面形貌，且其结构、形貌易受到实验工艺的影响。其中，添加表面活性剂SDS能够显著提高NiO

7、电极的比电容，在3M浓度的KOH电解液中，比电容达到1149.6F/g(0.5A/g)。并通过施加磁场的方法制备了均匀多孔的NiO电极，MF-NiO-1.0A的比电容高达1641.1F/g，具有良好的循环稳定性。此外，本文用CMK-3对NiO电极进行掺杂，研究表明，当CMK-3添加量为7.5mg时，该电极材料的比电容达到1587.9F/g(0.5A/g)，在1000次循环充放电后，比电容保持为初始值的94.4%。关键词：超级电容器，水热法，NiO，泡沫镍，赝电容I上海大学毕业设计(论文)AbstractAsanewenergyst

8、oragedevice,theperformanceofthesupercapacitorisbetweenthetraditionalcapacitorandthebattery.Thesupercapacitorcanprovidehighpo