基于MOF衍生过渡金属氧化物/硫化物的高性能超级电容器的研发

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:zhouwei9471
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超级电容器作为一种新型的能源存储设备,具有充放电速度快和功率密度高等多方面的优点而备受关注。然而,实际应用中超级电容器存在能量密度低和循环寿命差的问题,严重限制了其在实际中的应用。因此,通过研发优异性能的电极材料来提高其电化学性能是十分必要的。研究者们通过制备金属有机框架及其衍生物,利用其可调的化学成分、尺寸和内部结构的特点,可以显著提高电极材料的电化学性能。基于此,本论文围绕基于金属有机框架制备具有中空结构的NiCoO电极材料。为了进一步改善其导电性,通过硫化制备了NiCoS电极材料,并对其电化学性能进行了深入研究。主要研究工作如下:(1)制备了一种化学成分和结构可调的核壳结构,这种核壳结构能够增加参加氧化还原反应时所需要的活性位点,增大电极材料的比表面积,因此,提高了电极材料的比容量,解决了金属有机框架衍生物用于超级电容器时能量密度低的问题。此外,该核壳结构在进行氧化还原的过程中能充分释放产生的应力,解决了超级电容器实际循环寿命差的问题。我们以金属有机框架ZIF-67作为模板,利用肯达尔离子交换技术,成功制备出具有双金属核壳结构的电极材料。在1 A/g的电流密度下,核壳结构NiCoO电极材料比容量可以达到42 mAh/g;而简单结构的金属有机框架衍生物Co3O4,在1 A/g的电流密度下仅为14 mAh/g。将NiCoO电极材料在1 A/g小电流密度下进行5000次循环,仍有80%的容量保持。表明核壳NiCoO电极材料具有更高的能量密度和更长循环寿命。(2)金属硫化物具有良好的导电性,基于此,我们制备了高性能的NiCoS电极材料,并对其结构和电化学性能进行了深入研究。在前面制备的基于MOF框架的NiCoO电极材料基础上,利用高温退火的手段,对纳米材料进行硫化、碳化和氮掺杂,提高其导电性和循环稳定性。实验中,以金属有机框架ZIF-67为前驱体,以Ni(NO32?6H2O为镍源,利用肯达尔离子交换的方法,对前躯体ZIF-67进行离子交换,以硫粉为硫源,对制备出的核壳结构有机框架进行硫化,并在Ar中进行温和退火,制备出电极活性材料NiCoS,并对其性能进行了测试,在1 A/g的电流密度下,NiCoS电极材料比容量可以达到136 mAh/g,远高于NiCoO电极材料相同电流密度下的比容量(42 mAh/g)。将NiCoS电极材料在1A/g小电流密度进行循环10000次测试,容量保持率仍有90%。说明核壳结构NiCoS作为电极材料拥有较高的比容量和循环寿命。
其他文献
随着生活水平的不断提高,人们对猪的肉质如口感、风味、外观都有相当高的要求。影响猪肉质的因素很多,其中遗传和营养因素对肉质有明显的作用。肌间脂肪与口感呈正相关,当猪
简述了国内外多晶硅生产工艺的发展和现状,介绍和比较了各种多晶硅的制备方法在产能、能耗及环境友好特性等方面的特点。介绍了多晶硅CVD的原理、反应机理及其研究方法,综述
随着玻璃纤维增强复合材料在海洋工程中的应用越来越广泛,其自然老化特性也越来越受到研究者的重视。采用海水浸泡一阳光曝晒循环老化的方法来模拟海洋环境中复合材料的实际工
脂肪酸转运蛋白1(Fatty acid transport protein 1,FATP1)是脂肪酸转运蛋白家族(FATPs)的一员,具有促进脂肪细胞吸收利用长链和极长链脂肪酸的功能,在脂肪沉积过程中发挥着重要的
中学教育作为本国基础教育系统的重要阶段,影响着学生的全面和谐发展。中学教学楼公共空间能否对日常的教学过程和课余的认知培养起到促进作用关系到学生健全人格的形成。但
近年来,随着国家师范生政策的变化、大学生就业市场化的深入和不同的社会需求,师范类毕业生就业竞争日益激烈。每年都有一部分师范类毕业生没有选择从事教育工作,或有较多的
电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)是在传统手动变速器上加装微机控制系统,替代传统离合器的分离接合和选换挡方式而形成的自动变速器,实现离合器分离接合与选换挡的自动化,改善车辆的动力或经济性,减少驾驶员的操作难度。但AMT还有许多关键技术需要解决,如离合器控制策略和变速器选换挡控制策略等。其中离合器接合品质的好坏能直接影响AMT性能。本文
金桔精油是一种高附加值的天然提取物,具有抗氧化活性、抑菌抗毒、消炎镇痛以及抗肿瘤等功效,在医药领域有很好的应用前景。作为一种绿色化工技术,亚(超)临界流体萃取技术在天然产物提取领域具有诸多优势。因为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)具有较低的临界压力(4.06MPa)等优异的物化性质,尤其在亚临界条件下具有较好的溶解性能,所以优选R134a作为亚(超)临界流体萃取工艺的萃取剂。目前尚未发现亚临
随着我国经济的发展,我国的农业发展也有了全新的面貌,对于葡萄种植户以及农民来说,发展大棚葡萄与蔬菜立体种植栽培技术能够增加其产量,提升广大农民群众以及种植户的经济收
在汉语热的大背景下,汉语学习者日益增多,汉语教学的重要性也逐渐彰显。汉字作为汉语的重要组成部分,在对外汉语教学中,汉字教学具有尤其重要的地位。将部首研究与具体教材相结合,为汉字实践教学提供更为丰富的理论与材料。水是人类赖以生存的重要资源。“水”部是《说文解字》中收录汉字最多的部首,“水”部字广泛分布于江河湖泊、水利设施、农业生产、社会生活等与水密切相关的类别之中。本文以《成功之路》(高级篇)“水”