金属氧化物诱导的多孔碳复合材料的制备及其超级电容器性能研究

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fbcpingqi
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超级电容器作为一种新型储能器件,近年来备受关注。而电极材料是决定超级电容器性能优劣的关键因素之一。碳材料和金属氧化物材料都可以作为超级电容器电极材料,但如何有效地将金属氧化物负载到碳基材料上,充分发挥二者之间的协同耦合作用,仍然存在较大的挑战。本论文通过选择合适的有机前驱体、控制反应条件,得到几种性能优异的金属氧化物诱导的多孔碳复合材料,用于超级电容器的研究,表现出优异的性能具体研究内容如下:(1)通过溶胶凝胶法制备出明胶三聚氰胺多孔碳/四氧化三钴二维纳米碳复合材料(GM-C@Co3O4)。其中乙酸钴诱导明胶三聚氰胺热解形成高度石墨化的二维纳米结构复合材料。得到的复合材料比表面积为240.5 m2/g,在2 A/g下比电容达到825F/g。循环2500次后,比电容保持率为70%。(2)采用三聚氰胺甲醛树脂作为碳基材料,用乙酸钴作为钴源。通过简单的高温热解反应,制备出钴-四氧化三钴-碳纳米管核壳复合材料(Co-Co3O4@CNT-NC)。其中碳壳抑制了Co3O4在电解体充放电过程体积膨胀。该复合材料表现出优异的电化学性能,在1 A/g下比电容达到833.4 F/g。(3)以柠檬酸三铵和乙酸钴作为前驱体,KMnO4和MnCl2作为锰源,合成具有不同形貌的钴锰氧化物,其中当钴锰含量比例为1时,合成梭状结构的复合物,其梭状结构有利于电解液在材料表面流动,加快电解液与材料之间离子传输、交换。当电流密度为4 A/g,比电容达到413 F/g。(4)用乙酸钙作为造孔剂和诱导剂,将酚醛树脂诱导热解成二维多孔碳纳米材料,比表面积最高可达1258.2 m2/g。乙酸钙有效优化了碳材料的孔结构,而且提高了碳材料的石墨化程度,同时生成的CaO催化了石墨化多孔碳的形成。所制备的多孔碳材料在1 A/g下,比电容达360.1 F/g。
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