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《燕山大学》 2017年
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V_2O_5纳米线与V_2O_5/还原氧化石墨烯的制备及电化学性能研究

韩硕琳  
【摘要】:在污染如此严重的今天,超级电容器因其具有对环境无污染的特性有希望成为前景广阔的新型能源。钒氧化物具有高的理论容量和原料来源丰富等优点逐渐成为了电极材料的研究热点。本论文采用水热法制备了五氧化二钒纳米线,通过调控各工艺条件得到形貌尺寸均匀的纳米线;因为V_2O_5的低导电率以及机械稳定性不好等原因,本文采用与RGO复合的方法对其进行改性。水热法制备了V_2O_5/RGO粉末和V_2O_5/RGO水凝胶。采用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对结构以及形貌进行表征,电化学性能测试包括循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗谱(EIS)。1.利用水热法制备五氧化二钒纳米线,研究了原料五氧化二钒的浓度,H_2O_2的用量,反应温度以及反应时间和柠檬酸二钠的用量对V_2O_5的形貌,电化学性能的影响,制得了尺寸均一,粒径在20 nm长度在1μm左右的纳米线。研究结果表明,V_2O_5结晶的晶型、主衍射峰和晶格参数对其电化学性能影响很大,其中,正交晶系主衍射峰在20.2°和21.7°的结构既有双电层电容,又有多对反应产生的赝电容。电化学测试结果显示,V_2O_5纳米线电极材料在0.5 M K2SO4电解液中,发现具有好的电化学性能,在5 mV/s的扫描速度下比容量为528.15 F/g;在0.5 A/g的电流密度下比容量可达523.91 F/g,当电流密度为0.5~5 A/g的时候比电容保持率为68%。并且电极材料在循环伏安曲线中有大的电位窗口-0.4 V~0.8 V。2.水热法制备V_2O_5/RGO粉末,在加入的氧化石墨烯浓度为2 mg/mL时电化学性能最优,0.5 A/g的电流密度时比电容为739.16 F/g,相比于V_2O_5纳米线,比电容提高了40%。当电流密度0.5~5 A/g时,比电容保持率是75%。3.水热法制备V_2O_5/RGO水凝胶,直接切片对其进行电化学性能测试,结果显示,在五氧化二钒浓度为0.4 mg/mL时得到的水凝胶复合材料在循环伏安曲线中5 mV/s的测试条件下比电容高达480.98 F/g,当电流密度0.5~5 A/g时,比电容保持率是70%。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.1;TM53

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