超級電容器因其循環(huán)能力強,功率密度高,出色的穩(wěn)定性等因素,而備受關(guān)注。其中對電極材料的研究一直以來都是重中之重,因為電極材料的優(yōu)劣直觀地反映了超級電容器性能的好壞。碳納米管（CNTs）具有特殊的空腔結(jié)構(gòu),其自身的導(dǎo)電性良好,表面性質(zhì)非常的穩(wěn)定,在超級電容器中有很大的發(fā)展前景,但由于親水性差、管束大量聚集、電容量較低,阻礙了其在電極材料中的應(yīng)用。為了改善上述情況,本論文的主要研究內(nèi)容如下:利用雙氧水刻蝕碳納米管開發(fā)了一種特殊的管壁具有多孔結(jié)構(gòu)的碳納米管（PCNTs）。PCNTs不僅保留了CNTs的優(yōu)點,而且納米孔的存在還增加了CNTs的潤濕性,也為電解液滲透和離子傳輸提供了有效的途徑。通過將CNTs和PCNTs與具有較大理論比電容的贗電容材料復(fù)合,合成了CNT/MnO2和MnO2@PCNT/MnO2復(fù)合材料。通過表征發(fā)現(xiàn),MnO2納米粒子不僅生長于管壁表面,而且填充到PCNTs管腔中。碳管的電子結(jié)構(gòu)使MnO2@PCNT/MnO2管壁外的MnO2具有IV價,而在管腔內(nèi)除了Mn（IV）還有Mn（III）存在。電化學測試表明,10 m V s-1時,與CNT/MnO2相比,MnO2@PCNT/M...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展歷史及應(yīng)用前景
        1.2.2 超級電容器的儲能機理及分類
        1.2.3 超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀
    1.3 碳納米管基材料在超級電容器中的應(yīng)用
        1.3.1 碳納米管在超級電容器中的應(yīng)用
        1.3.2 雜原子摻雜碳納米管在超級電容器中的應(yīng)用
        1.3.3 碳納米管復(fù)合材料在超級電容器中的應(yīng)用
    1.4 本論文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑及儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗內(nèi)容
        2.2.1 樣品結(jié)構(gòu)表征
        2.2.2 樣品性能測試
    2.3 超級電容器的性能指標
        2.3.1 比電容
        2.3.2 循環(huán)穩(wěn)定性
        2.3.3 內(nèi)阻
    2.4 本章小結(jié)
第三章 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的制備及表征
    3.1 引言
    3.2 多孔碳納米管材料的制備及表征
        3.2.1 碳納米管的純化及多孔碳納米管(PCNTs)材料的制備
        3.2.2 多孔碳納米管材料的SEM、TEM表征分析
        3.2.3 多孔碳納米管材料的XRD表征分析
        3.2.4 多孔碳納米管材料的Raman表征分析
    3.3 碳納米管-二氧化錳(CNT/MnO₂)復(fù)合材料的制備與表征
        3.3.1 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的制備
        3.3.2 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的TEM表征分析
        3.3.3 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的XRD表征分析
        3.3.4 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的XPS表征分析
        3.3.5 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的Raman表征分析
        3.3.6 CNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    3.4 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的制備與表征
        3.4.1 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的制備
        3.4.2 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的SEM表征分析
        3.4.3 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的TEM表征分析
        3.4.4 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的XRD表征分析
        3.4.5 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的XPS表征分析
        3.4.6 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的Raman表征分析
        3.4.7 MnO₂@PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    3.5 本章小結(jié)
第四章 雜原子摻雜多孔碳納米管-MnO2復(fù)合材料的制備及其電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 硼摻雜多孔碳納米管-MnO2復(fù)合材料的制備及其電化學性能研究
        4.2.1 硼摻雜多孔碳納米管(B-PCNTs)和其二氧化錳復(fù)合材料(MnO₂@B-PCNT/MnO₂)的制備
        4.2.2 B-PCNTs和 MnO₂@B-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的表征
        4.2.3 B-PCNTs和 MnO₂@B-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    4.3 氮摻雜多孔碳納米管-MnO2復(fù)合材料的制備及表征
        4.3.1 氮摻雜多孔碳納米管(N-PCNTs)和其二氧化錳復(fù)合材料(MnO₂@N-PCNT/MnO₂)的制備
        4.3.2 N-PCNTs和 MnO₂@N-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的表征
        4.3.3 N-PCNTs和 MnO₂@N-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    4.4 硼/氮共摻雜多孔碳納米管-MnO2復(fù)合材料的制備及表征
        4.4.1 硼/氮共摻雜多孔碳納米管(B/N-PCNTs)和其二氧化錳復(fù)合材料(MnO₂@B/N-PCNT/MnO₂)的制備
        4.4.2 B/N-PCNTs和 MnO₂@B/N-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的表征
        4.4.3 B/N-PCNTs和 MnO₂@B/N-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    4.5 氟摻雜多孔碳納米管-MnO2復(fù)合材料的制備及表征
        4.5.1 氟摻雜多孔碳納米管(F-PCNTs)和其二氧化錳復(fù)合材料(MnO₂@F-PCNT/MnO₂)的制備
        4.5.2 F-PCNTs和 MnO₂@F-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的表征
        4.5.3 F-PCNTs和 MnO₂@F-PCNT/MnO₂ 復(fù)合材料的電化學性能表征
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：4057893