有序层状Ni-MOF/rGO复合材料的构筑与电化学性质的研究(2)

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3.1.1 XRD分析 16

3.1.2 FT-IR分析 16

3.2 石墨烯/Ni-MOF复合材料制备及性能研究 17

3.2.1 XRD分析 17

3.2.2 FT-IR分析 18

3.2.3 TG分析 19

3.2.4 SEM分析 19

3.2.5 Ni-MOF/rGO的电化学性能分析 20

4 结论 25

致谢 26

参考文献 27

1绪论

1.1 超级电容器的研究进展

1.1.1 超级电容器的简介

超级电容器（supercapacitor，ultracapacitor），一般叫做电化学电容器，还有叫黄金电容、法拉电容，通俗上分为双电层电容器和赝电容器, 由于它的提供高功率和高能量密度的特性使它成为非常受捧的能源存储设备。超级电容器既是有电池的储能功能，又能实现快速的充放电的特性，其过程是通过外加电场使自由离子发生两极的运动，这过程并不发生化学反应，发生的是物理过程，正是这种过程上的其能反复充放电十几万次，仍能保持良好的稳定性(电池的特点)和高放电性能(电容器的特点)的优点。其中最有效的是增加其电极的比表面积使得有更多的电荷积累和增加可逆反应的法拉第效率这两方面，超级电容器的这些优点使得它更适合很多功率波动性比较大的应用。

超级电容器的结构如下图所示由图中可以看出正负自由离子，电极，隔膜还有其中电解液，电解液为反应过程提供环境，两个电极插在隔膜两边的空隙中。而在空隙里填充的的电解质也分为酸性、碱性和有机电解质。一般使用金属材料来充当电解质，常用到的金属离子有镍离子，锰离子，锌离子，还常用廉价的铝材料来充当有机电解质。隔膜主要作用可以对照与生物膜，在液体上隔出两个空间，避免两边接触，但具有渗透性有正负离子交换的通道。一般较薄，为使得离子能较好的通过，所以具有较高的孔隙率。

图1.1 超级电容器的结构

超级电容器的性能特点

图1.2 超级电容器的性能特点

1.1.2 超级电容器的分类

超级电容器作为一种环保的高性能储能元件在在清洁能源行列中有着广阔的应用前景，包括在电动汽车、电子电器等领域，超级电容器根据其原理和功能可简单分为以下的三类电容器。

(1)双电层超级电容器是一种实用的电容原理，它的微观解释可以涉及离子的一种作用力，电荷在电动势下的一种极化运动，它的原理是一种电位差的作用，电容的组成分为三部分，容器，电极，电解液，当电极浸入电解液中，有电极表面与电解液形成的表面，由于之间存在符号相反的离子，从而产生电势差，从而导致规则的向两边离子运动，两个电极双电荷所以被称为双电层。

(2)赝电容在在学术上成为法拉第准电容,应用最广泛就是金属氧化物，其中最多的就是钌，但是因为其是贵金属且稀有所以限制其的推广并且还会对环境造成一定的污染。所以现在迫切研制出一中廉价替代品。它的原理是一种吸附/脱附或者氧化/还原反应的作用，它有着比双电层高出很多的性能与功率，因为它的过程是发生在整个电极，双电层是面积的话，它就是按体积来衡量，所以这不是一倍两倍的差别，最高可以相差100倍左右，它的这种化学吸附作用使其俗称法拉第电容。