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摘要本文通过控制水热反应参数制得不同形貌的氧化镍，并与不同碳源（石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管）进行复合，利用 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、计时电位法(CP)和交流阻抗测试(AC)来表征，实验结果如下：（一）溶液的 pH 和水热反应时间会对氧化镍形貌和电化学性能产生很大影响， 控制 pH=14,水热反应时间为 8 h 时获得比表面积较大、比容量比较好的优尔边形片层氧化镍，但是其导电性有待提高；（二）分别加入多壁碳纳米管、石墨烯和单壁碳纳米管制备的氧化镍复合材料，比容量分别提高到366 F/g、370 F/g 和 455 F/g，同时导电性也进一步提高。32315
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毕业论文关键词 水热反应参数 氧化镍 多壁碳纳米管 石墨烯 单壁碳纳米管
Title Study of Nickel Oxide Super Capacitor Based on the DifferentCarbon Sources
Abstract In this paper, we prepared NiO by a hydrothermal method through controlling theparameters of the hydrothermal reaction, and synthesized NiO composites withgraphene, multi-walled carbon nanotubes and single-walled carbon nanotubes. Thecrystalline structures and morphologies were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscope (SEM), and the electrochemical properties ofthe products were also investigated by means of cyclic voltammetry (CV),chronopotentiometry (CP) and AC impedance (AC).The results are as follows: (a)The pH of the solutions and reaction times have great impact on the morphologiesand the electrochemical properties,and NiO with hexagonal lamellar structure haslarger specific surface area and better specific capacity under the condition ofthe pH of 14 and the reaction time of 8h. (b) The NiO modified by multi-walledcarbon nanotubes, graphene and single-walled carbon nanotubes diliver highspecific capacities of 366 F/g,370 F and 455 F/g respectively,with its electricalconductivity further improved.
Keywords parameters of hydrothermal reaction, nickel oxide, multi-walled carbonnanotubes, graphene ,single-walled carbon nanotubes
目次
1引言1
1.1电化学电容器概述1
1.2电化学电容器原理1
1.2.1电化学双电层电容2
1.2.2赝电容2
1.3电化学电容器分类3
1.4电化学电容器电极材料4
1.4.1碳材料4
1.4.2金属氧化物4
1.4.3金属氧化物与纳米碳材料的复合材料4
1.5电化学电容器性能参数5
1.6氧化镍复合材料电极5
1.6.1氧化镍材料5
1.6.2氧化镍与碳纳米材料的复合5
1.7本毕业论文研究的任务和要求6
1.7.1氧化镍制备及其性能研究6
1.7.2氧化镍与碳纳米材料的复合电极制备与性能研究6
2实验与表征7
2.1实验7
2.1.1实验用品及仪器7
2.1.2氧化镍制备7
2.1.3氧化镍与碳纳米材料的复合材料制备9
2.1.4电极制备9
2.2材料物相与形貌表征10
2.2.1XRD物相分析.10
2.2.2扫描电子显微镜SEM.10
2.2.3能量色散X射线谱——EDX.10
2.3.1循环伏安法——CyclicVoltammetry10
2.3.2交流阻抗法——ACImpedance.12
2.3.3计时电位法——Chronoptentiometry.13
3结果分析与讨论14
3.1氧化镍14
3.1.1材料物相与形貌表征14
3.1.2电化学性能测试18
3.2氧化镍与碳纳米材料的复合材料24
3.2.1形貌表征24
3.2.2电化学测试25
结论27
致谢28
参考文献29
1 引言能源是人生存和发展的基础[1]。把能量存储起来是解决能源问题的有效方法。当今社会对能量存储的要求越来越高。静电电容器充放电速度快，但储存能量极低；锂电池可存储较大能量，但其充放电速度太慢，满足不了实际需求。在此背景下，电化学电容器因具有短时充放电、比容量高的特点，获得了广泛关注。纳米结构的过渡金属氧化物，表面积大，与环境有强交互作用，准电容高，电阻率较低，在电化学电容器中广泛应用。