三元复合材料的制备及其电化学性能研究.pdf

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1、分类号：０４３学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１２２０５６３ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ士字位论文ＭＡＳＴ＇ＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ三元复合材料的制备及其电化学性能研究学科名称：物理学‘作者：包文晓指导老师：任兆、西北大学学位评定委员会，丨Ｖ．－Ｊ？？？１一二〇五年？Ｉ１西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集。、保存、使用学位论文的规定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。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全

2、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。说必学位论文作者签名．指导教师签名：：说义濟《年《月／（；曰年月＂曰《西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。

3、与我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谢意。学位论文作者签名＇年（月日摘要超级电容器已经发展为一种很有潜力的能源存储装置。由于其高功率密度、长循环寿命和快速充放电等引起人们极大的兴趣。然而令人不满意的比容量和能量密度限制了它的发展，所以，选择不同的电极材料进行尝试希望其能够提高材料的能量密度逐渐成为研究的热点。由于Ｃ０３０４具有高氧化还原活性、理论电容大以及可逆性好等被认为是一一二种很有潜力的电极材料。种我们所熟知的维碳材料即石墨稀，由于其比表面积大和电导性强常被用作超级电容器的电极材料。因此，通过把碳材料和Ｃ０３０４复

4、合，扬长避短，制备出具有很大潜力的新型复合材料。我们通过水热法成功的合成了ＣｏｓＯＶ氮掺杂石墨稀／碳纳米管（Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ／ＣＮＴＳ）复合材料，其中ＮＧ作为代替石墨倚的基底，同时ＣＮＴ的加入用来克服ＮＧ片层的团聚。从测试的结果可以看到平均尺寸为５０－２００ｎｍ的Ｃ０Ｏ颗粒均匀地附着在由ＣＮＴ相互３４连接的ＮＧ片层上，ＣＮＴ被作为缓从结构和导电媒介增加ＮＧ片层的电导性。我们对不同的样品进行了循环伏安、恒电流充放电以及交流阻抗测试，采用的系统是三电极测试系统。相比于Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ和ＣｏｓＯＶｇｒａｐｈｅｎｅ，Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ／ＣＮＴ电极材料呈现了更好的电化

5、学性能，它在１Ａ／ｇ的电流密度下，比电容达到４５６Ｆ／ｇ。另外，经过１０００次循环后，Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ／ＣＮＴ比容量的保持率增加了２３．２％，而Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ和ＣｏｓＣＶｇｒａｐｈｅｎｅ分别为８６．２％和５７．９％，这表明Ｃｏ３（ＶＮＧ／ＣＮＴ具有优异的循环稳定性。Ｃ０３Ｏ４／ＮＧ／ＣＮＴ复合材料表现出的良好的电化学性能来自于Ｃ０３Ｏ４、ＮＧ以及ＣＮＴ的协同作用，这种三元复合材料呈现的髙电导性结构和优秀的电化学性能在储能／转换装置上作为电极材料具有很大的潜力。关键词：三元复合材料，氮惨杂石墨稀，Ｃ０３Ｏ４颗粒，碳纳米管，超级电容器ｉＡｂｓｔｒａｃ

6、ｔＳｕｅｒｃａａｃｉｔｏｒｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｒｏｍｉｓｉｎｅｎｅｒｓｔｏｒａｅｄｅｖｉｃｅｓａｎｄａｔｔｒａｃｔｅｄｒｅａｔｉｎｔｅｒｅｓｔｐｐｐｇｇｙｇｇｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ，ｌｏｎｇｃｙｃｌｅｌｉｆｅｔｉｍｅａｎｄｒａｐｉｄｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｓｅｃｉｆｉｃｃａａｃｉｔａｎｃｅａｎｄｅｎｅｒｄｅｎｓｉｔｌｉｍｉｔｔｈｅ，ｙｐｐｇｙｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓｏｔｅｎｔｉ

7、ａｌｄｅｖｉｃｅ．Ｖａｒｉｏｕｓｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｅｄｔｏｐｐｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔ．Ｃ０３Ｏ４ｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｃｅｉｖｅｄａｓａｒｏｍｉｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｙｐｇｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｕｅｔｏｉｔｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｅａｔｕｒｅｓｉ