超级电容器用VO_x@C核壳纳米棒复合电极材料的制备及性能

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1、摘要分类号：密级：学校代码：11078保密日期：学号：2111505019保密期限：广州大学学位论文（终稿）超级电容器用VOx@C核壳纳米棒复合电极材料的制备及性能李宁学科专业（领域）：工业催化研究方向：超级电容器方向论文答辩日期：2018年6月2日指导教师（签名）：答辩委员会主席（签名）：答辩委员会委员（签名）：广州大学硕士毕业论文广州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

2、经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日广州大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解广州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属广州大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他手段保存、汇编学位论文

3、。（保密论文保密期满后，适用本声明）本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，在年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要超级电容器用VOx@C核壳纳米棒复合电极材料的制备及性能摘要作为一种新型储能装置，超级电容器具有寿命长，充放电快速以及大的功率密度等优势。作为一种重要的过渡金属氧化物，钒氧化合物因其独特的层状结构和大的可变价范围(+5to+2)，因此作为超级电容器的电极材料，它具有高的能量密度和理论

4、上的有效离子扩散速率。但是它低的实际离子扩散率(10-13to10-12cm2s-1)和导电能力限制了它作为超级电容器电极材料的发展。本文针对钒氧化物这些缺点，着重从材料纳米化，与碳材料复合等方面对纯钒氧化物进行改性研究，探讨了材料的物理性能和电化学性能，具体内容如下：1.本文采用凝胶-水热法制备了V6O13@C核壳纳米棒复合材料，接着以此为前驱体，经过退火处理成功制备了的VOx@C核壳纳米棒复合材料。研究了两种复合材料的形貌；测定了其比表面积及孔洞分布情况；探究了材料中碳包含的有机基团类型；确定了两

5、种复合材料电极在三电极体系下的电化学性能以及退火温度和初始五氧化二钒质量对V6O13@C和VOx@C的电化学性能的影响。物理结构表征结果表明，两种复合材料属于介孔材料，VO2·g-1x@C复合材料的比表面积很大，比表面积在131~282m；包覆在钒氧化物表面的碳是有机碳，且其包括-OH,C-H,C=O和C=C等有机基团。电化学测定表明，初始五氧化二钒原料的质量为0.8g，煅烧温度为700℃制备的样品电化学性能最佳，最佳条件制备的样品为S-0.8-700，该样品在0.5A·g-1的电流密度下的比电容高达

6、548F·g-1；且此样品有优异的倍率性能和循环稳定性，当电流密度为5A·g-1时，样品的比电容保持率高达83.3%，经过1000次循环后样品的比电容保持率高达88.3%。2.本研究以样品S-0.8-700为正负极，1mol·L-1Na2SO4溶液为电解液，组装对称型超级电容器。循环伏安结果表明对称性超级电容器的最佳电位窗口和扫描速率分别为0-0.85V和10mV·s-1。恒电流充放电结果显示，首先对称型超级电容器有大的比电容和良好的充放电可逆性(在电流密度为0.2A·g-1,充放电比电容分别为119

7、F·g-1和109F·g-1，充放电效率达91.6%)；其次它有具有良好的倍率性能和循环寿命。其在5A·g-1的比电容相当于0.2A·g-1时比电容的81.1%。其首次循环的比电容为108.7F·g-1，1000次I广州大学硕士毕业论文充放电后放电比电容为91.9F·g-1，1000次循环后比电容保持率为84.3%。最后它有良好的能量关系。当功率密度为2136W·Kg-1时，能量密度高达8.9Wh·Kg-1，这与最高能量密度相比，仅仅下降了2Wh·Kg-1，衰减率不足18.4%。关键词：VOx@C核壳

8、纳米棒复合材料；凝胶-水热法；对称性超级电容器；电化学性能IIAbstractSynthesisandperformanceofvanadiumoxidenanorodscoatedwithcarbonnanoshellforsupercapacitorsAbstractAsanenergystoragedevice,supercapacitors(SCs)havesomeuniqueadvantagesoverrechargeablebatteries