低维SiC纳米材料的制备及其在超级电容器中的应用研究

发布时间：2023-01-31 20:41

　　随着全球气候变暖、环境污染加剧以及化石燃料的日渐枯竭,能源和环境的问题日益受到人们关注,迫切需要研究和应用绿色环保、高效的能量储存和转换装置的新技术。在能源应用相关领域研究中,锂离子电池、超级电容器和燃料电池是三种重要的研究方向和解决途径。超级电容器是一种介于二次电池与传统电容器间的储能器件,其作为一种清洁、高效的新能源存储装置,以高功率密度、长循环寿命和快速充放电的能力等优点而成为竞相研究的热点。典型的超级电容器主要由电极、隔膜、电解质三部分组成,根据电极材料的储能机理,可以将超级电容器大致分为两类:依靠材料表面的静电吸附储能的双电层电容器和利用材料表面或者近表面发生的氧化还原反应储能的赝电容器。超级电容器的性能很大程度上依赖于电极材料的选择,研发高性能的电容器材料是目前电容器的研究的重要工作内容。本文以SiC低维纳米材料为研究对象,以SiC材料优异的稳定性为出发点,围绕超级电容器在应用中遇到的环境温度变化、尺寸要求、和能量密度要求等问题展开研究,主要工作如下:1.利用简单的两步阳极氧化法在4H-SiC单晶片上刻蚀生成了具有阵列结构的SiC纳米孔阵列,两步阳极氧化是为了解决由刻蚀产生... 

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的概述
        1.2.1 超级电容器的发展历程
        1.2.2 超级电容器的组成
        1.2.3 超级电容器的分类及储能机理
        1.2.4 超级电容器的特点及应用
    1.3 超级电容器的测试方法和性能指标
        1.3.1 超级电容器的测试方法
        1.3.2 超级电容器的性能指标
    1.4 超级电容器电极材料研究进展
        1.4.1 碳材料在双电层电容器中的应用
        1.4.2 碳化物材料在双电层电容器中的应用
        1.4.3 金属氧化物在超级电容器中的应用
        1.4.4 导电聚合物在超级电容器中的应用
    1.5 本文的选题意义和研究内容
    参考文献
第二章 一体化SiC纳米阵列电极制备及其宽温电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 本实验材料制备所用的试剂和仪器设备
        2.2.2 电极材料的制备步骤
        2.2.3 样品的形貌结构和成分表征设备和方法
        2.2.4 样品的电化学性能表征方法
    2.3 电极材料的形貌和结构表征
    2.4 电极的电化学性能表征
        2.4.1 室温下电化学性能测试
        2.4.2 不同温度下电化学性能表征
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 SiC纳米阵列薄膜制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验所用化学试剂及设备列表
        3.2.2 电极材料制备和器件组装
        3.2.3 样品的结构和成分表征方法
        3.2.4 电化学测试方法
    3.3 电极材料的形貌和结构表征
    3.4 电极的电化学性能表征
        3.4.1 三电极体系下的电化学表征
        3.4.2 样品的两电极测试表征
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 一维多孔SiC纳米线阵列结构的制备及电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验所用化学试剂及设备
        4.2.2 电极材料制备工艺
        4.2.3 样品的结构和成分的表征方法
        4.2.4 电化学测试方法
    4.3 材料结构和形貌表征
    4.4 样品的电化学性能表征
        4.4.1 样品的三电极测试表征
        4.4.2 样品的两电极测试表征
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 SiC/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验中用到的试剂和设备
        5.2.2 电极制备
        5.2.3 样品的结构和成分表征方法
        5.2.4 电化学测试方法
    5.3 形貌和结构测试结果分析
    5.4 样品的电化学性能表征
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
作者简介及博士期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent advances in multifunctional electrochromic energy storage devices and photoelectrochromic devices[J]. Zhongqiu Tong,Yanlong Tian,Hongming Zhang,Xingang Li,Junyi Ji,Huiying Qu,Na Li,Jiupeng Zhao,Yao Li.  Science China（Chemistry）. 2017(01)
[2]A review of negative electrode materials for electrochemical supercapacitors[J]. LU XueFeng,LI GaoRen,TONG YeXiang.  Science China（Technological Sciences）. 2015(11)
[3]四种晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学性能研究[J]. 危震坤,华小珍,肖可,周贤良,叶志国.  电化学. 2015(04)
[4]不同类型的酸掺杂对聚苯胺结构和电导率的影响[J]. 於黄中,陈明光,黄河.  华南理工大学学报(自然科学版). 2003(05)
[5]聚苯胺的合成及其光谱特性[J]. 张清华,王献红,景遐斌.  化学世界. 2001(05)
[6]掺杂态聚苯胺链结构的研究[J]. 景遐斌,唐劲松,王英,雷良才,王宝忱,王佛松.  中国科学（B辑 化学 生命科学 地学）. 1990(01)



本文编号：3733983