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基于纳米多孔碳、NiCo和MnS构建超级电容器电极及其电化学性能研究

文献类型:学位论文

作者A. G. OLATOYE
答辩日期2022-06-01
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师崔彦斌
关键词纳米多孔碳,电极材料,超级电容器,Mxene,Mof
英文摘要

作为一种新型电化学储能设备,超级电容器(Supercapacitors , SC)具有比电容量高、功率密度高、循环寿命长、充放电速率快等优点。然而,相对较低的能量密度限制了其在能量存储领域的应用与发展。电极材料作为超级电容器的重要组成部分,其结构与电化学性质是影响超级电容器的性能的重要因素。因此,开发高比电容的电极材料以提高超级电容器的能量密度是目前超级电容器的研究重点。本文设计合成了基于不同二维纳米材料(rGO和MXene)的复合电极材料,并对材料的电化学性能进行了测试表征,以探究影响电极材料性能的关键因素。本论文主要工作内容如下:研究设计了γ-MnS/NPC/rGO-1复合电极:利用金属-有机框架材料(ZIF-8)制备得到纳米多孔碳(NPC),将其与不同浓度的还原氧化石墨烯(rGO)复合,获得不同电极材料NPC/rGO-x(x=0.5、1.0、1.5和2.0)。其中,NPC/rGO-1具有较高比表面积(1211.928 m2 g-1)。为进一步提高比电容,通过水热法将过渡金属硫化物(γ-MnS)与NPC/rGO-1复合得到γ-MnS/NPC/rGO-1。采用恒流充放电、循环伏安法和电化学阻抗法考察了NPC/rGO-x和γ-MnS/NPC/rGO-1的电化学性能。NPC/rGO-1在0.5 A/g时比电容为207 F/g,γ-MnS/NPC/rGO-1在0.5 A/g时比电容为300 F/g,且1 A/g时循环10000次后电容保持率仍为70%。将由ZIF-67制得的NiCo双金属材料锚定于MXene,得到新型复合电极材料NiCo-R/K-Ar-MXene,并对其电化学性能进行了系统研究。在0.5A/g时NiCo-R-2-200的比电容仅为726 F/g,而NiCo-R-2-200/K-Ar-MXene复合电极材料的比电容可提高至1241 F/g。在2 A/g条件下经5000次循环后,该复合材料电容保持率为66%,表明NiCo-R-2-200/K-Ar-MXene具有良好的循环稳定性。而在2 A/g条件下5000次循环后,NiCo-R-2-200的电容保持率仅为31%。将NiCo-R-2-200/K-Ar-MXene作为正极材料, NPC/rGO为负极材料,设计得到非对称超级电容器(NiCo-R-2-200/K-Ar-MXene//NPC/rGO)。所得非对称超级电容器的能量密度为27.48 Wh/kg,功率密度为400 W/kg

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60985]  
推荐引用方式
GB/T 7714
A. G. OLATOYE. 基于纳米多孔碳、NiCo和MnS构建超级电容器电极及其电化学性能研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

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