碳气凝胶金属氧化物复合材料的制备和电化学性能研究.pdf

《碳气凝胶金属氧化物复合材料的制备和电化学性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、碳气凝胶/金属氧化物复合材料的制备和电化学性能研究2012傅晓燕硕士化学梅军研究员ClassifiedIndex:U.D.C:SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisPreparationandElectrochemicalPerformanceofCarbonaerogel/MetallicOxideCompositesGrade:2012Candidate:FuXiaoyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:inorganicchemistrySu

2、pervisor:Researcher.MeiJunMay.30,2015西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要超级电容器是一种新型的能量储存设备，在国防和民用等领域都有着广泛的应用。电极材料是超级电容器各大性能的关键影响因素，所以，对于高性能电极材料的研究具有重大意义。本论文的目的是制备出高性能的碳气凝胶/金属氧化物复合电极材料，并应用于超级电容器中，来研究复合材料的各大性能。通过热重分析研究了碳气凝胶/金属氧化物的质量损失随温度的变化情况以及金属含量，通过扫描电镜观察表面形貌，以及能谱分析里面存在的元素成分，通过X射线衍射分析了复合碳气凝胶的结构特征，通过电感耦合等离子发

3、射光谱分析元素的含量，以及氮气吸附分析复合材料比表面积和孔结构的关系。在水系电解液6MKOH溶液中，使用了恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试研究了电极材料的比容量、充放电稳定性、内电阻等电化学性能。本论文主要做了以下几方面研究:1、采用溶胶-凝胶方法，利用间苯二酚，甲醛为前驱体，乙酸-氢氧化钠为催化剂，乙酸镍为金属源，在常压下直接制备出碳气凝胶/氧化镍（CA/NiO）复合电极材料用于超级电容器中。研究表明，氧化镍的加入增加了电极的导电性，同时由于碳气凝胶本身的网络骨架结构，使得氧化镍颗粒能够均匀的复合在碳气凝胶中，对比表面积和孔隙度都有一定的影响，以及氧化镍对整个复合材料的

4、电化学性能的影响。研究结果表明，在电流密度0.1A/g时，CA/NiO复合材料的比容量达到230F/g，与纯碳材料相比，有很大提升。而且本论文中还探讨了不同的复合量对复合电极的影响，不同催化剂对复合电极的影响。2、采用电化学沉积法，使用碳气凝胶（CA）为基底电沉积氢氧化钴（Co（OH)2），并200℃的空气中退火制备出碳气凝胶/四氧化三钴（CA/Co3O4）的复合材料用于超级电容器中。采用XRD、SEM等表征手段对样品的内部结构和微观结构分析。采用循环伏安，恒电流充放电以及交流阻抗测试了材料的电化学性能。研究结果表明：使用电化学沉积法制备出的CA/Co3O4复合材料,当电流密度

5、为0.5A/g与5A/g西南科技大学硕士研究生学位论文第II页时，测得的质量比容量分别为1020F/g和646F/g。可见由于Co3O4的复合，可以很大程度的提高其电化学性能。研究表明，碳气凝胶和金属氧化物复合可以很大的提高其电容性能。关键词：超级电容器碳气凝胶复合材料NiOCo3O4西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractSupercapacitorisanewtypeofenergystoragedevices,hasawidelyapplicationinnationaldefenseandcivilfields.Theelectrodemateriali

6、sthemainfactorinfluencingtheperformanceofsupercapacitor,therefore,ithasimportantsignificancetotheresearchofhighperformanceelectrodematerial.Thepurposeofthisstudyispreparationhighperformanceelectrodematerialsofthecarbonaerogel/metaloxidecomposite,andtheapplicationinsupercapacitor.Analysistheq

7、ualitylossvariationwithtemperatureandthemetalcontentofcarbonaerogel/metaloxidecompositebythermogravimetricanalysis,thesurfacemorphologywasobservedbyscanningelectronmicroscopy,analysistheelementcontentbyenergyspectrumanalysis,analysisthestructurecha