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摘要为了制造能量密度更高的非对称超级电容器，研发拥有更大比容量的电极材料目前是这一领域内的一大挑战。尽管Fe3O4因其拥有较宽的电位窗口，良好地导电性和较好的倍率特性而被认为是一种理想的电极材料，但Fe3O4较低的比容量使其无法满足市场对电容器的电化学性能提出的要求。在本次毕业设计中，我们用简单的电化学沉积法制作出了拥有较高比容量（最高达到192F/g）和良好倍率特性的Fe3O4@Fe2O3核-壳结构纳米棒阵列薄膜电负极，实验结果表明，当沉积电压为1.5V，沉积时长为30min时所得到的电极材料具有最佳的电容性能，在5mV/s扫速下容量达到了192F/g，并且有良好的放电倍率和较高的稳定性（5000次循环后剩余电容是原来的96%）。通过改变实验条件能够微调纳米棒阵列的形貌如在纳米棒上再长出纳米片等，这样能进一步增大表面积从而获得更加优异的电化学性能。28720
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关键词 超级电容器 Fe3O4 Fe2O3 核-壳结构
毕业设计说明书外文摘要
Title Project of researching Fe3O4@Fe2O3 core-shell nanorods film as high-performance electrode for supercapacitors
Abstract
For building high-energy density asymmetric supercapacitors, developing anode materials with large specific capacitance remains a great challenge. Although Fe3O4 has been considered as a promising anode material for asymmetric supercapacitors because of its large voltage window, excellent electrical conductivity and outstanding rate capability, the specific capacitance of the Fe3O4-based anodes is still low and cannot meet the needs of market. In this work, we successfully synthesized Fe3O4@Fe2O3 core-shell nanorods film with considerable capacitance (up to 192 F g-1)，great rate capability and long life cycle (96% capacitance retains after 5000 cycles) as electrode for supercapacitors. The great performance of Fe3O4@Fe2O3 core-shell nanorods film can be attributed to complex structure, which can be optimized by changing synthesis conditions to obtain better electricalchemical performance.
Keywords supercapacitor Fe3O4 Fe2O3 core-shell nanorods film
目 次
1 引言（或绪论） 1
1.1 超级电容器原理2
1.2 铁基材料作为超级电容器负极4
1.3 超级电容器主要参数5
1.4 超级电容器主要特点6
2 实验内容与检测方法介绍 8
2.1 Fe3O4的特性及Fe3O4@Fe2O3核壳结构简介8
2.2 负极材料Fe2O3@Fe3O4的制备 8
2.2.1 FeOOH的制备 8
2.2.2 Fe3O4纳米棒阵列的合成9
2.2.3 Fe2O3@Fe3O4核-壳结构纳米棒阵列的合成9
2.3 电化学测量10
2.5材料的特性和电化学性质的测量9
3 分析与讨论 12
3.1 XRD12
3.2 SEM13
3.3 TEM14
3.4电化学数据15
结论 16
致谢 17
参考文献18
1 引言（或绪论）
由于日趋严重的环境污染和传统能源的大量消耗，高效的能源转换/存储设备的研发受到科研、应用领域的广泛关注。超级电容器，也被称作电化学电容器，被认为是填补电池和传统电容器之间空白的能源存储设备[1]，它能够以较高的倍率进行充电和放电，并且具有功率密度高，使用寿命长的特点，这使得超级电容器能在多领域的电子设备中使用，如电脑，手机，数码照相机，电动机等。目前，超级电容器的发展已经逐渐成熟，人们在加紧探寻其更广的应用范围，市场前景十分广阔。根据自身的比容量，充放电性能和循环性能，超级电容器主要可以用作替换电源、主电源和辅助电源。其应用领域有：
(1)替换电源．
超级电容器可以替代小型电池，比如作为照相机、录音机、电动玩具、小型携带式摄影机、钟表等小电器的电源，也可以用作以太阳能为主电源设备的替换电源。而且超级电容器相对电池还有一定的优势，它不仅可以多次使用，寿命超长，而且完成一次充电再使用所需的时间非常短。超级电容器由于工作温度范围宽，所以还可用在相当苛刻环境中，例如包裹检测器、真空开关等。
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