钒氧化物碳介孔复合材料的制备与电化学性能研究

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1、分类号——UDC密级学校代码劣海理歹大穿学位论文10497题目垫氢垡堑送企量生复金盐盘丝剑垒鱼垫垡堂：陛宣垦塑窒英文Synthesisandelectrochemicalpropertiesofvanadiumoxides题目』鱼墼垫Q塾蛩!星墨QpQ墅Q坠墨曼Q!塾pQ墨i!曼墨研究生姓名萱全堑指导教师姓名壑盎霞职称到熬撞学位谴±430070申请学位级别兰堂亟±学科专业名称挝盘鲎论文提交日期2Q!三生垒月论文答辩El期2Q!圣生§月学位授予单位盍墨垄墨盘堂学位授予El期答辩委员会主席2013年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文

2、是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它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了谢意。签名：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印

3、、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：需甥导师(签名)：盔森／茛日期：如I；。f’参．武汉理工大学硕士学位论文中文摘要超级电容器是新能源产业的关键，与新型动力汽车的发展密切相关，是可再生新能源领域中不可或缺的重要部件，当前超级电容器亟待解决的课题之一就是开发新型电极材料，以改善其储能性能。碳材料由于其具有高的比表面积、良好的导电性和化学稳定性的性质而应用于超级电容器，受到了人们广

4、泛的关注。然而，碳材料的比电容量低，而过渡性金属氧化物的比电容较高，但是导电性较差，因此开发新型复合材料作为超级电容器电极材料成为研究重点。迄今为止，关于介孔碳与钒氧化物的研究存在比电容量的不足。本文在综述了当前有关金属氧化物／碳复合材料最新研究进展的基础上，设计通过提高钒氧化物负载量和调控复合材料的微观结构来提高复合材料的比电容，并采用后合成法和一步法制备了钒氧化物／碳介孔复合材料，对复合材料和介孔碳C．FDUl5的物相、微观结构、电容性能进行了表征，并探讨了结构与性能之间的相关性，主要研究内容及结果如下：采用软模板法合成了有序

5、介孔碳C．FDUl5。介孔碳均为无定形结构，呈现出周期性排列的二维六方孔结构。碳化温度为700℃时得到的介孔碳C．FDUl5．700的比电容最大，达84F／g。将C．FDUl5．700经过硝酸处理后成功地引入了羧基官能团，处理后的介孔碳的比电容量得到了提高，这是由于羧基官能团的赝电容效应。采用后合成法在介孑L碳C—FDUl5．700上引入钒氧化物制备复合材料V205／C．FDUl5，具体引入的途径是超声辅助浸渍法。V205负载到孔道内和介孔碳表面。V205的负载对复合材料的电容性能有显著影响。当V205负载量为60．56wt％时，

6、V205／C．FDUl5的比电容量为149F／g。将V205负载量为60．56wt％的复合材料V205／C．FDUl5在高温下热处理得到V02／C．FDUl5，V02呈现出球形的纳米花结构，这种结构利于电化学反应过程中电荷的传输，比电容高达190F／g。采用一步法制备了钒氧化物／碳介孔复合材料，钒的负载量对复合材料的微观结构、钒的存在形式和存在位置有影响。当C／V质量比为1．28时，复合材料具有分等级孔结构，大孔尺寸在400nm～2Inn范围内，介孔尺寸在20,,-40hill和4nln左右，这种分等级孔有利于电荷的储存和传递，促

7、进了电化学反应的发生，武汉理工大学硕士学位论文获得最大的比电容为171F／g。复合材料的比电容与纯介孔碳相比有显著提高，这是因为引入的钒氧化物具有赝电容效应，使得复合材料能同时提供双电层电容和赝电容，从而显著提高了电极材料的电容性能。关键词：介孔碳，钒氧化物，介孔复合材料，电容性能IIAbstractSupercapacitorsarethekeytothenewenergyindustry,closelyconnectedwithⅢdelectricalvehicles，andtheessentialpartofsustaina

8、bleandrenewableenergy．Developingnewelectrodematerialstoimprovetheperformanceistheoneoftheissuesurgentlysolvedforsupercapacit