铁基金属氧（硫）化物的制备及其电化学性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文铁基金属氧(硫)化物的制备及其电化学性能研究硕士研究生：刘卫指导教师：闫俊教授学科、专业：化学工程与技术论文主审人：王贵领教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文铁基金属氧(硫)化物的制备及其电化学性能研究硕士研究生：刘卫指导教师:闫俊教授学位级别：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2017年1月8日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM

2、.EngPreparationandElectrochemicalPerformancesofIron-basedMetalOxides/(Sulfides)Candidate:LiuWeiSupervisor:Prof.YanJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyDateofSubmission:Jan,8,2017DateofOralExamination:Mar,11,2018Uneiversity:HarbinEngineeringUni

3、versity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印

4、件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着能源需求和环境问题的日益突出，目前在世界范围内出现了锂离子电池、锂硫电池、燃料电池和超级电容器等各种新型储能设备。在这些储能设备中，超级电容器由于其高功率密度

5、、低成本和长循环寿命，因而表现出很好的前景应用。尽管超级电容器具有较高的功率密度，然而其较低的能量密度仍不能满足商业化的需求，故而寻找一种高能量密度的超级电容器电极材料显得尤为重要。本论文主要以铁基金属氧/硫化物为出发点，然后与石墨烯形成复合材料，进一步与金属氧/硫化物组装非对称超级电容器，来提高超级电容器的能量密度。首先，采用溶剂热法制备了graphene/Fe3O4复合材料，通过SEM和TEM分析可知，Fe3O4纳米颗粒均匀地生长在graphene的层间和表面。电化学研究表明，当扫描速度为2mV·s-1时GF-60%复合材料的比容量为214.4C·g-1(268.0F·g-1)，

6、在200mV·s-1的扫描速度下循环测试10000次后，容量保持率为98.9%。采用湿化学法制备了graphene/MnO2复合材料，该复合材料在1mol·L-1Na-12SO4溶液中具有较高的比容量(311.4F·g)。以GF-60%和graphene/MnO2复合材料分别作为负正极组装了非对称超级电容器，该非对称电容器表现出较高的能量密度(87.6Wh·kg-1)和优异的循环稳定性(循环10000次后容量保持率为95.4%，循环20000次后容量保持率为88.5%)。其次，采用一步水热法制备了FeS2，然后进行Co掺杂改善电化学性能。以石墨烯为载体，制备了石墨烯/Co掺杂FeS2

7、(GCFS-0.33)复合材料，该材料表现出良好的电化学性能。当扫速为2mV·s-1时，GCFS-0.33的比容量为310.2C·g-1(387.8F·g-1)，明显高于纯的FeS-12(249.4C·g)。这种优异的性能主要来自于其独特的相对疏松的三明治结构，有助于电解液离子的快速传输。采用溶剂热法制备了石墨烯/三元钴镍铝层状氢氧化物复合材料(G-LDH)，以硫代乙酰胺为硫源，经硫化处理得到GCNAS。当扫速为2mV·s-1时，GCNAS的比容量为742