收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高性能氧化钌基复合电极材料的结构调控及电化学性能研究

王鹏飞  
【摘要】:随着社会经济的迅猛发展,人们对能源的清洁高效利用也提出了更高要求。超级电容器作为一种清洁、高效、安全的储能器件已经成为研究的热点之一。用于超级电容器的氧化物类电极材料,因具有理论比容量高、环境友好等特点,逐渐受到广泛关注。然而多数氧化物材料存在电子传输阻力大、循环稳定性差的问题难以实际应用,而氧化钌材料则因成本高等问题限制了其大规模商业化应用。对过渡金属氧化物进行纳米结构的设计,将氧化物团簇化、空心化及与廉价过渡金属异质复合是解决上述问题的重要思路。本论文的具体研究内容和结果如下:(1)采用氧化还原法,以RuC13和NaBH4为原料,通过控制反应体系的pH值、碳材料吸附和热处理过程,获得比表面积为158m2·g-1的团簇Ru02/rGO复合材料。系统考察了反应体系pH值和不同碳基体对合成Ru02团簇颗粒及电化学性能的影响规律。结果表明,当pH值为4.9时,制得2.0 nm左右的Ru02团簇颗粒,且可均匀地分散于碳基体材料的表面,不同碳基体负载RuO2团簇材料均具有比商业Ru02/C更高的比容量和更低的电阻值,其中Ru02·xH20/rGO纳米复合材料具有优异的电化学性能,比容量达1099 F · g-1。(2)采用油胺还原法、碳材料吸附、热处理过程和多晶银核自扩散机制,分别制得核壳结构Ag/Ru02/C和空心结构Ru02/C复合电极材料。对比分析了核壳结构Ag/Ru02/C空心结构和Ru02/C复合电极材料对氧化物材料电化学性能的影响规律。结果表明,空心结构Ru02/C为电化学反应提供了更多的电化学活性位点,有利于缩短离子扩散距离,降低电极阻抗,因而空心结构RuO2/C比核壳结构Ag/RuO2/C复合材料具有更高的比容量,其比容量达到805.8 F · g-1。(3)为减少Ru02的用量,降低材料的成本,以Cu金属核作为模板,利用种子生长法、油胺还原法和热处理过程合成出了空心结构的CuO/Ru02复合颗粒。深入分析了空心结构CuO/Ru02材料形成机理。结果表明,由于Cu晶相在Cl-和02的诱导下向颗粒外部扩散,Ru原子向内部扩散,Cu原子的扩散速度大于Ru原子,从而形成空心结构复合材料。进一步将该工艺拓展到其他过渡金属核体系,制备出了 Co,Ni,CuNi等空心复合氧化物,考察了不同复合氧化物材料电化学性能,其中含19.6 wt%Ru02的NiO/Ru02/C材料的比容量可达907.3F·g-1,优于商业Ru02/C等其它几种复合氧化物材料。(4)采用种子生长法和热处理过程制备了核壳十二面体框架结构CuO/Pt复合电极材料,深入分析了空心十二面体结构CuO/Pt形成的机理。结果表明,由于Cu核和Pt框架间的相互扩散,Cu原子的扩散速度大于Pt原子,以及O2对Cu核的刻蚀作用,从而形成空心结构CuO/Pt复合电极材料。同时对比分析了核壳结构和空心结构对CuO/Pt复合材料的比表面积和电化学性能的影响规律,其中空心结构CuO/Pt电极材料具有更高的比表面积、更低的电阻、更高的比容量和更好的倍率性能,这可能是由于空心结构CuO/Pt电极存在明显的微孔电极扩散效应,有利于提高材料比容量。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33;TM53

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林宜;;用改性粘接剂试制矿棉板[J];建材工业信息;1987年15期
2 修璐;美国高强砼的研究现状及新研究课题方向[J];建筑结构学报;1988年06期
3 朱璧英;;影响照相影像效应诸因素的东西方专题讨论会[J];感光材料;1989年01期
4 刘桐;对常用锰矿的质量分析和调查[J];电池;1989年03期
5 李仕群;胡佳山;;粉煤灰物理化学性能评述[J];山东建材学院学报;1989年01期
6 乌.赫.阿卡耶夫;马文杰;;聚丙烯结构和化学性能的稳定[J];合成材料老化与应用;1989年04期
7 黄华;;载铂钴酸镧的制备与电化学性能[J];材料科学与工程学报;2016年06期
8 许占位;王天;刘鑫悦;段欣彤;杜钊;王盈;;气氛对钼酸铵分解的影响及产物的电化学性能[J];陕西科技大学学报;2017年03期
9 丰洪微;刘向东;田晓;;储氢合金电化学性能影响因素的研究进展[J];金属功能材料;2009年05期
10 刘春莲;;《材料化学性能》课的教学实践[J];太原理工大学学报(社会科学版);2002年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;;两种碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
2 王明;覃思成;王超梁;张菁;;隔膜特性对锂离子电池电化学性能的影响[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年
3 王明;覃思成;王超梁;张菁;;隔膜特性对锂离子电池电化学性能的影响[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年
4 仇鹏;周佳盼;米红宇;;石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及电化学性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会:化学电源[C];2014年
5 耿芹;梁小玉;王吉德;宿新泰;;二硫化钼/碳复合材料的制备及其电化学性能研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
6 郄富昌;彭庆文;唐致远;;锂离子电池负极材料Li_2ZnTi_3O_8/C纳米颗粒的制备及其电化学性能[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
7 卢星河;韩冬;张广清;马楠;姚宏伟;;聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
8 刘志超;卢嘉春;黄萍;朱敏华;方荃;;几种氟化碳材料的结构与电化学性能研究[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年
9 许越;周德瑞;周景玲;孙硕;;乙醛肟的电化学性能研究[A];第九届全国缓蚀剂学术讨论会论文集[C];1995年
10 赵晓;郑明涛;胡航;肖勇;刘应亮;;石墨烯/碳量子点复合材料的制备及其电化学性能[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 徐莅 新疆昊鑫锂盐开发有限公司;稀土和钴掺杂锰酸锂的电化学性能研究[N];新疆科技报(汉);2011年
2 ;十年磨一剑真情铸辉煌[N];中国国门时报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩帅帅;连续碳纳米管纤维及其复合材料的制备与电化学性能研究[D];天津大学;2017年
2 邹明忠;碳基材料及纳米金属合金对改性锂离子电极材料电化学性能的作用及其机理研究[D];福建师范大学;2017年
3 贺加瑞;硫族复合正极材料可控制备及电化学性能研究[D];电子科技大学;2018年
4 李海;高倍率储能特性碳基纳米复合材料电化学性能的研究[D];电子科技大学;2018年
5 高林;钛基材料的制备及其电化学性能的研究[D];华中科技大学;2017年
6 李爽;五氧化二铌/铌酸钛的制备、表征及其电化学性能研究[D];东北大学;2016年
7 李晓艳;PEG诱导下钼氧化物基复合材料的制备及其电化学性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2018年
8 王鹏飞;高性能氧化钌基复合电极材料的结构调控及电化学性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2018年
9 彭旭;二维组装薄膜电子/离子输运与电化学性能[D];中国科学技术大学;2017年
10 程秋实;钛铌氧化物负极材料的制备及其电化学性能研究[D];中国科学技术大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林杰;硅基复合材料的制备及其电化学性能研究[D];电子科技大学;2018年
2 辜琴;磷酸钒锂电极材料的合成方法与电化学性能研究[D];电子科技大学;2018年
3 唐宏杨;生物质碳源制备低维碳材料及其电化学性能的研究[D];电子科技大学;2018年
4 吴垚震;Fe_2O_3基锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究[D];天津工业大学;2018年
5 曹悦;生物碳包覆LiFePO_4正极材料的制备及其性能研究[D];兰州理工大学;2018年
6 王飞;CuBi_2O_4的电化学性能及光催化活性的改性研究[D];兰州理工大学;2018年
7 张俊杰;花状NiO和Ni_6MnO_8复合物及二硫化钼与蜂窝状碳材料复合物的电化学性能研究[D];安徽大学;2018年
8 范姗姗;NaLiTi_3O_7负极材料的结构设计及其电化学性能[D];黑龙江大学;2018年
9 夏军;离子液体包覆LiFePO_4及电化学性能的研究[D];兰州理工大学;2018年
10 赵陟赟;铁、钴氮化物电极材料的固相合成及电化学性能研究[D];兰州理工大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026