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【6h】

新能源存儲(chǔ)用Co3O4電極材料的制備與性能研究

 
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第一章 緒 論

1.1 引言

1.2 超級(jí)電容器概述

1.2.1 超級(jí)電容器的分類(lèi)

1.2.2 超級(jí)電容器的應(yīng)用前景

1.2.3 超級(jí)電容器電極材料的研究現(xiàn)狀

1.3 Co3O4電極材料

1.3.1 Co3O4的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.3.2 Co3O4作為電極材料的優(yōu)勢(shì)和缺陷

1.4 本論文的選題思路及主要內(nèi)容

第二章 材料的制備及表征方法

2.1 制備方法——水熱法

2.2 材料結(jié)構(gòu)體貌的表征方法

2.2.1 X射線衍射（XRD）

2.2.2 掃描電子顯微鏡（SEM）

2.2.3 透射電子顯微鏡（TEM）

2.3 超級(jí)電容器的電化學(xué)性能測(cè)試分析

2.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試

2.3.2 橫流充放電測(cè)試

2.3.3 交流阻抗測(cè)試

第三章三維Co3O4@ NiMoO4納米線陣列的制備及電化學(xué)性能

3.1三維Co3O4@ NiMoO4納米線陣列的制備

3.1.1 泡沫鎳基片的處理

3.1.2 Co3O4納米線陣列的制備

3.1.3三維Co3O4@ NiMoO4納米線陣列次級(jí)結(jié)構(gòu)的制備

3.2三維Co3O4@ NiMoO4納米線陣列的表征

3.2.1 形貌表征

3.2.2 結(jié)構(gòu)表征

3.3 三維Co3O4@NiMoO4納米線陣列的電化學(xué)性能

第四章 結(jié) 論

參考文獻(xiàn)

致謝

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摘要

近些年來(lái)，作為新型能量存儲(chǔ)器件的超級(jí)電容器，以其綠色、節(jié)能、高效等諸多優(yōu)勢(shì)進(jìn)入越來(lái)越多研究者的視野。而超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件就是電極材料，其材料電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料的電學(xué)性質(zhì)很大程度上對(duì)超級(jí)電容器的電容性能有著決定性影響。因此，如何將電極上所負(fù)載的電活性物質(zhì)充分有效的利用，并使其在充放電過(guò)程中更迅速地參加電化學(xué)反應(yīng)，成為目前超級(jí)電容器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本論文以超級(jí)電容器的正極材料為研究對(duì)象，利用水熱法和退火處理的方式在泡沫鎳導(dǎo)電基底上制備出Co3O4納米線陣列，研究了退火溫度對(duì)材料電容性能的影響。通過(guò)循環(huán)伏安法、恒電流充放電測(cè)試及交流阻抗譜分析等電化學(xué)測(cè)試得出，退火溫度為300℃時(shí)，Co3O4納米線陣列的電容性能最佳，在1 A/g的充放電電流密度下，其比電容值達(dá)到1147 F/g。通過(guò)掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)Co3O4納米線陣列進(jìn)行形貌表征，結(jié)果表明，Co3O4納米線垂直生長(zhǎng)在泡沫鎳表面，納米線相互交錯(cuò)并形成孔隙結(jié)構(gòu)，這大大有利于電子的傳導(dǎo)和電解液離子的擴(kuò)散。為了進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的儲(chǔ)能能力，本文對(duì)電極材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，即在Co3O4納米線陣列表面再包覆一層NiMoO4超薄納米片，獲得三維Co3O4@NiMoO4納米線陣列次級(jí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)形貌表征發(fā)現(xiàn)，NiMoO4超薄納米片均勻地分布在Co3O4納米線表面，未對(duì)原始的陣列結(jié)構(gòu)造成破壞。電化學(xué)性能測(cè)試表明，包覆NiMoO4超薄納米片后，材料的比電容和面電容量均顯著提高，在1A/g的充放電電流密度下，比電容提高到1607 F/g。NiMoO4超薄納米片的引入不僅提高了電活性物質(zhì)的負(fù)載量，而且大大提高了電活性物質(zhì)的比表面積和利用效率，為電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程提供了更多的活性點(diǎn)數(shù)量。本文工作可為研究Co3O4納米線陣列及其次級(jí)結(jié)構(gòu)的電容性能提供參考。

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