金属硫化物复合材料的设计及电化学性能研究

来源 :吉林化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lionpb
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
随着经济的发展和人类社会的进步,不断枯竭的传统能源,如煤炭、石油、天然气等,已经不能满足快速增长的能源需求。因此,各类储能器件已被广泛探索并成功开发。与电池等储能器件相比,超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长、功率密度大、倍率性能好、节能环保、成本低等优点。然而,由于能量密度较低,使其在实际应用中受到诸多限制。其中,电极材料作为超级电容器的核心组成部分,通过合理设计电极结构,开发具有高比容量的电极材料,对制备高性能超级电容器具有重要意义。本文主要采用简单水热、高温煅烧以及电化学沉积等方法相结合的方式,制备出多级结构金属硫化物及其复合物电极材料,主要研究内容如下:1、采用简单水热法在柔性基底碳布上原位合成了多孔空心Co9S8/Ni Co(OH)2-Mo O3(Co9S8/Ni Co-Mo)异质纳米结构电池型电极材料。Ni Co(OH)2-Mo O3生长在中空Co9S8纳米线的表面,提供了丰富的活性位点。同时,Co9S8纳米线的中空结构有利于电解液的渗透,有效减缓连续充放电过程引起的体积变化,这种相互结合的1D-3D异质纳米结构,可以充分发挥二者间的协同作用。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等表征方法对材料的形貌及组成进行研究,在2 M KOH电解液中进行电化学测试,结果表明,所获得的Co9S8/Ni Co-Mo电极在电流密度为1 m A·cm-2时,其面积比容量可高达3.07 m A h·cm-2。基于Co9S8/Ni Co-Mo电极和活性炭(AC)组装的混合超级电容器,在功率密度为228.7W·kg-1时,能量密度达到37.6 Wh·kg-1,并在10000次充放电循环后其容量保持率为87.7%,具有良好的长循环稳定性。2、采用简单水热、高温煅烧以及电化学电沉积等合成方法,以柔性碳布为基底,原位合成了超薄碳层修饰的金属氧化物/镍钴硫化物三明治型电极(Co3O4@C@CoNi2S4)。其中,超薄碳层可以作为增强电子和离子传输的“高速公路”,并且水平排列的纳米片结构可防止电极在电化学反应过程中发生结构坍塌。通过XRD、SEM、TEM、XPS等表征方法对所制备的复合电极形貌及组成进行研究。在三电极体系中测试Co3O4@C@CoNi2S4材料的电化学性能,结果表明,在电流密度为1 A·g-1时比容量为400.6 m A h·g-1。采用该电极材料与活性炭电极组装成混合型超级电容器(HSC),当功率密度为1052.8 W·kg-1时,能量密度为46.5 Wh·kg-1,同时展现出良好的循环寿命,在10000次充放电循环后,电容保持率高达95.6%。
其他文献
刺玫果是山刺玫的成熟果实,含有丰富的化学成分,是天然的抗氧化剂,是可用于保健食品的中药材。本研究以刺玫果水层萃取物为主要研究目标,首先,测定了其主要功能性成分含量,考察其体外活性及抗氧化活性的稳定性;其次,为了探讨其活性与化学物质间的关系,对其化学成分进行了分离和鉴别,为刺玫果的进一步利用与开发提供了基础数据;最后,在前期基础上,对保健食品-刺芪参胶囊进行了初步研究。对刺玫果水层萃取物中功能性成分
学位
风电机组主轴承是风电机组核心部件,其健康状态直接影响风电机组的正常运行。随着风电机组规模的不断增长,风电机组主轴承一旦发生故障将会导致日常维护和检修费用大大增加,如何快速准确地判断风电机组主轴承的故障状态并进行相应的维修显得尤为重要。本课题的研究内容主要包含风电机组主轴承振动信号处理、风电机组主轴承故障特征提取并选择和电机组主轴承故障状态识别三部分:风电机组主轴承振动信号处理。风电机组主轴承各类振
学位
磁控溅射靶磁场的优化一直是磁控溅射的关键性问题,靶磁场的优化可有效提高靶材利用率,从而降低工业镀膜成本。本研究利用磁轭的磁化作用,通过磁轭结构形状的设计,使磁轭产生更多的磁极,与磁铁形成更多的环形磁路,增加刻蚀环,提高靶材利用率。仿真计算结果表明,该设计产生了两组环形磁路,优于普通靶磁场。通过优化磁场参数,得到最佳的靶磁场分布。利用COMSOL实现等离子与磁场耦合计算,得到电子分布与氩离子能量分布
期刊
多金属氧酸盐,作为一种具有优异的物理化学性质的无机配体,在催化、吸附等领域中具有广泛的应用。在本论文中,利用水热合成法,基于Keggin型多酸,以2,2’-联吡啶-6,6’-二羧酸(H2L~1)为有机配体,合成了 8个稀土-有机化合物:Prsub>4(L~1)4(H2O)10SiMo12O40·3H2O(1);Prsub>4(L~1)4(H2O)10SiW12O40·3H2O(2);Ndsub>4
学位
近年来环境污染及能源消耗问题日益严重,人们对环保节能材料的需求逐渐增大。电致变色材料在外加电场的作用下,透过率及颜色等光学性能发生可逆变化,是一种绿色、节能的材料。多酸作为无机电致变色材料,具有良好的氧化还原性,转移、储存电子和质子能力,得电子而结构不变等特点,多酸与其他材料复合可提高材料的光反差、响应时间、着色效率及稳定性等电致变色性能。而多酸基材料存在颜色变化单一的问题,改变多酸的组成或将多酸
学位
传统的临床肿瘤治疗方法已经不能满足目前精准肿瘤治疗的要求,因此,运用新的肿瘤治疗方法用于提高肿瘤诊疗效率,已经迫在眉睫。新型的肿瘤治疗方式已经引起广泛关注。但如何有效地靶向传递肿瘤治疗药物到达病灶部位,并激活它们的功效,是提高肿瘤治疗效率的关键。对此,设计和开发各种肿瘤微环境响应性纳米药物递送系统以克服上述限制。通过将药物负载进纳米载体中,利用主动靶向或被动靶向策略有效地将纳米药物靶向积聚在肿瘤部
学位
随着通信网络的快速发展,新业务相继涌现,网络承载的终端数量和业务类型在不断增加。通信场景的复杂化,对网络服务质量(Quality of Service,QoS)的保障提出了更高的要求,也为频谱资源的高效利用带来了更大的困难。准确估计业务的带宽需求,合理的对服务机制及算法进行优化,有助于QoS的高效保障。因此,研究QoS约束下的带宽估计与服务优化问题,有着重要的意义。本文针对网络流量具有差异性的业务
学位
随着社会对化石能源的需求日益剧增,能源稀缺问题和环境污染问题愈发严重。氢能作为一种高热值的清洁可再生能源,可以有效替代化石燃料。光催化产氢技术是一种可持续的能源生产技术,是能够有效处理能源与环境问题的方法之一。硫化镉(Cd S)作为一种典型光催化剂,其合适的禁带宽度,符合诸多光催化反应的能带位置,使Cd S成为研究的焦点。但是由于Cd S存在着严重的光腐蚀,光生载流子的分离效率低,光生电子转移速率
学位
羟醛缩合反应是一类可以通过形成新C-C键增长碳链的重要有机合成反应,是许多具有重要价值化学产品及中间产品的重要制备方法之一。目前采用羟醛缩合反应的化工生产过程多采用釜式反应器和间歇操作工艺,由于是非稳态操作,因此存在传热传质稳定性差和效率低下、设备生产强度低、反应时间长、反应终点难以控制、目的产物选择性及收率低等问题。连续流反应技术因采用稳态操作工艺,具有反应条件稳定、安全可控无泄漏、传质和传热过
学位
精馏塔是利用混合物中各组分挥发度不同这一性质来实现对物料进行分离的装置,在化工生产过程中具有广泛的应用。精馏塔内部参数众多,各控制回路间之相互关联和影响,要实现精馏生产过程高效、平稳、安全运行,在实际生产中对工艺操作人员和自控维护人员有较高的技术要求,对精馏过程的研究也一直是过程控制领域关注的焦点。本文基于精馏塔的工作原理,分析了精馏塔的活度系数、气液平衡常数、泡点温度、气液相焓值等通用物性数据的
学位