發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 06:25

【摘要】：超級(jí)電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲(chǔ)能器件,具有功率密度大、充放電快速、循環(huán)壽命長(zhǎng)以及使用安全等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)被廣泛研究,其中過(guò)渡金屬氧化物由于價(jià)格低廉,制備方法眾多且理論比容量巨大成為研究的熱點(diǎn)材料。作為影響超級(jí)電容器電化學(xué)性能的因素之一,電極材料的導(dǎo)電性能對(duì)提高電極比容量以及超級(jí)電容器的能量密度和功率密度等電化學(xué)性能具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)不銹鋼網(wǎng)改變不同反應(yīng)條件對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極氧化,探索各種因素對(duì)形成多孔結(jié)構(gòu)的影響;接著對(duì)形成的不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)元素?fù)诫s,探討對(duì)其電化學(xué)性能及結(jié)構(gòu)的影響。采用FESEM、HRTEM對(duì)多孔結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征;通過(guò)XRD、EDS、XPS等表征手段對(duì)多孔結(jié)構(gòu)成分進(jìn)行分析;通過(guò)改變不銹鋼網(wǎng)陽(yáng)極氧化的反應(yīng)條件,觀察分析反應(yīng)電壓、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、電解液與多孔結(jié)構(gòu)形貌及性能之間的關(guān)系,進(jìn)而討論多孔結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。研究結(jié)果如下:(1)探究不同因素對(duì)不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)的影響:隨著氧化電壓增高,電壓過(guò)高時(shí)由于極化作用影響,不銹鋼網(wǎng)反而越耐腐蝕,制備較優(yōu)良形貌不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)的最佳電壓是9 V左右;在陽(yáng)極氧化300 s之后,多孔結(jié)構(gòu)表面將幾乎完全被形成的Fe_2O_3/NiO層覆蓋,這將阻止不銹鋼網(wǎng)的繼續(xù)氧化;較低的電解液溫度有利于形成規(guī)則有序的多孔結(jié)構(gòu);相較于316L不銹鋼,304不銹鋼由于Cr的含量較高,發(fā)生過(guò)鈍溶解后,得到的電容量也更高;在濃硝酸的電解液中,形成了較淺的小凹孔結(jié)構(gòu),由于濃硝酸的鈍化作用,不利于電解液對(duì)不銹鋼網(wǎng)進(jìn)行深層次的陽(yáng)極氧化。(2)在適宜條件下對(duì)304不銹鋼網(wǎng)進(jìn)行陽(yáng)極氧化,將得到的多孔結(jié)構(gòu)通過(guò)FESEM、HRTEM、XRD等進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,測(cè)試顯示其為介孔Fe_2O_3/NiO復(fù)合結(jié)構(gòu),而氮?dú)馕��?脫附實(shí)驗(yàn)測(cè)試顯示其BET表比面積可達(dá)48.6 m~2 g~(-1)。以不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)作為負(fù)極,采用三電極體系對(duì)制備的樣品進(jìn)行了電化學(xué)性能測(cè)試分析,其最大單位面積比電容為1.22 F cm~(-2),循環(huán)充放電10,000次后電容量保持率達(dá)到90%以上。在500~?C高溫條件下,對(duì)不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)(ASSM)以NH_3為摻雜氮源進(jìn)行摻雜得到了NASSM。通過(guò)XPS、XRD、EDS等表征發(fā)現(xiàn)N元素的摻雜生成了Fe_3N/NiN等金屬氮化物,使其整體比容量提升了23%,說(shuō)明元素?fù)诫s對(duì)不銹鋼網(wǎng)多孔結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能確有提升作用。
【圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文器（ElectricDoubleLayerCapacitor）[3,4]；以法拉第反應(yīng)為基礎(chǔ)的贗電容器（FaradicCapacitors）[5]；以及結(jié)合兩者各自?xún)?yōu)勢(shì)的混合型電容器（Hybrid Capacitors）[6,7]。如圖 1-1 所示分別為雙電層電容器、贗電容器以及混合型電容器示意圖：

圖 1-2 贗電容器的工作原理圖級(jí)電容器層電容器，其儲(chǔ)能機(jī)制是通過(guò)在電極材料表因素，，使其比表面積減小導(dǎo)致整體的比容量也容器也有一些固有缺陷，如電化學(xué)窗口小導(dǎo)致調(diào)控導(dǎo)致循環(huán)壽命不高、比電容低等缺點(diǎn)；電不穩(wěn)定，循環(huán)充放電過(guò)程中會(huì)有變形解體等問(wèn)人員為了提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能，通過(guò)級(jí)電容器兩者的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出了一種混合型電雙電層的陰極材料；陽(yáng)極材料則采用高比電容、氫氧化物、硫化物、導(dǎo)電聚合物或者其它類(lèi)非對(duì)稱(chēng)式超級(jí)電容器[20,21]。此種混合型電容勢(shì)，利用協(xié)同效應(yīng)使得正負(fù)兩極電位匹配得更
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.4;TM53

【參考文獻(xiàn)】

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1 李俐俐;胡春紅;朱自學(xué);古紅梅;張寶貴;;負(fù)載型氧化鐵對(duì)高毒氣體PH_3的催化分解[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2013年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉信東;超級(jí)電容器用復(fù)合電極材料的制備及其性能研究[D];南京理工大學(xué);2016年

2 耿敏;多孔陽(yáng)極氧化鋁自組織機(jī)理的研究[D];南京理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2649681