过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究
发布时间：2022-01-14 14:22
经济社会的快速发展和人们对美好生活的向往使得能源短缺问题越来越突出。当今社会发展所使用的主流能源依然是石油、煤炭、天然气等化石能源,随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,开发清洁、可持续的能源来代替化石燃料迫在眉睫。随着由风能、太阳能、潮汐能等可再生能源所产生的电能被应用在社会生产的各个领域,人们对电能的快速存储提出更高要求,超级电容器以其高功率密度、极短充电时间、超长的循环寿命和强环保性能等特点在能量存储领域受到了广泛关注。随着可持续发展观念的进一步普及,人们对生态环境和绿色能源越来越重视,除了以上可再生能源外,氢能作为新型能源,以其高能量密度、循环可再生和环境友好等特点,且与燃料电池技术的结合可以直接应用于现有的电气设备,成为未来社会代替化石能源最具潜力的新型能源。电解水制氢技术是目前最优的方式之一,目前的电催化产氢电极主要利用贵金属Pt,其低储量和高价格极大地限制了电催化产氢技术在未来实际生产中的广泛应用。因此,基于超级电容器和电催化产氢技术未来的发展前景,对高性能、低成本的超级电容器电极材料和非贵金属电催化产氢电极的探索和设计成为能量存储和转化的重要前提,对实现电能快速存储...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２电催化分解水装置图［ｌ６］??１．１．２超级电容器的基本原理??
山东大学博士学位论文??展与突破。因此，探索和发展高活性和高稳定性的电极材料成为能量存储与转化??领域的首要任务。??赢?ｎ／ｗ－??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?■?＋?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｃａｔｈｏｄｅ?Ａｎｏｄｅ?Ｈ??ＨｙｄｒｏＱｏｎ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｂｕｔｂｌｅｓ?％?Ｂｕｂｂｌｅｆｉ??图１．２电催化分解水装置图［ｌ６］??１．１．２超级电容器的基本原理??１．１．２．１超级电容器的分类??Ｓｕｐｅｒｃａｐａａｔｏｒｓ????■?Ｉ?，??Ｉ?１?Ｉ??！?ＥＯｌＣｓ?Ｉ?１?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｒｔｏｒｓ?｜?［?Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｏｔｏｒｓ?ｊ??Ｊ?ＡｄＬ－ｖａＭ?Ｃｊｒｂｏｎ?（ＡＣ）??Ｊ?Ｃａｒｂｏｎ?１?Ｉ?＊?１??ＪＧｒａｐｎｅｎｅ?Ｉ?｜?Ｉ??〇?１??Ｉ＇Ｔ—ＩＴＴ－?＂Ｉ???ｊ?｜?１?Ｃ？ｐａｃｔｖ？＾ｃ？ｐ＊ｃｉｉｒｖ？?ＦＡｒａｄａ＞ｃｃ？ｐ？Ｃｉｔｉｖ？?ｉ??：?１?Ｍｅ？ａｌ〇？Ｋ＜ｅ？?｜?ｉ?ＮｏＷｅ?ｍｅｔａ？ｓ?（Ｃ？ｐａｃ？＞ｖｅ?｜：?（Ｈｙｂｎｄ?ｃａｐａｏｔｏｒｓ）?｜???ｙｍＣｆ！?１?ＪＢｍａｓｓｔｅＭｎＯ；?ｊ?Ｈｏｎ?Ｐｉ?—ｙｒｔｗｅｆｒ？ｃ?？ｕｐｅｒｃａｐａｅｉｔｏｆ？）［??ＪＰｆｌｏｎＡ４＜?Ｉ?「Ｉ?ｕ?ｉ???ＪＰＥＤＯＴＰＳＳ?Ｊ？，ｃ?Ｃ＊ｔｗ＼ｆｔｏｗ?［?ＭｗａＮｏｆｔ?ｃ＊ｐ＞ｃａ〇ｒ＞?］?Ｒ＊ｄｏａ－＾ｃ＊〇ｆｙｔ？?Ｉ?［ＢａＢａｎＭａｐａｃＭｎ??ＪＡＯ＾ＴｋＯ，，?ＩＣ＊＃ａ，ＯＴ?丨?ｉ？＊＾？Ｗ！ｃ＾ａｒｓ，??Ｊ?Ａ
处，ＥＤＬＣｓ主要的电极材料包括：多孔碳材料、金属氧化物以及导电聚合物。??现如今研宄的超级电容器与传统电容器的充放电机理和工作原理相似，但是其性??能比传统电容器提升了?１〇５倍甚至更高，这一现象归因于活性电极材料的比表面??积提高了?１０００倍，纳米级介电距离以及与快速法拉第赝电容的复合。［３５＾２１因此，??每台超级电容器设备甚至可以存储几千法拉，远远高于传统电容器存储的微法拉??或毫法拉。??超级电容器的储能机理一般分为两种：双电层电容（ＥＤＬＣｓ）储能和赝电容??储能，如图１．４所示。１９１??ｅｄｌｃ?Ｆｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??ａ?丨?ｂ?ｃ?ｄ??Ｕｎｄｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｒｅｄｏｘ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??Ｍ?＋?ｊｒｚｅ＿?Ｃ?？?Ｍ?Ｏｘ?＋?７＜？＋?＋?７ｅ￣?？－？?ＲｅｄＣｙ?ＭＡｙ?＋?ｘＬｉ＊?＋?ｘｅ￣?ＬｉｘＭＡｙ??Ｅｉｏｃｔｒｏｔｙｌｅ??Ｃａｒｂｏｎ?Ｍａｔｅｒｉａｌ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｔｅｃｌｒｏｌｙｔｅ?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｎｏｂｌｅ?Ｍｅｔａｌ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ??＾?＾?？?？?＊?？??ｉ?ｉＩａ?：?Ｈ－；??４??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｄｏｕｂｌｅ?Ｌａｙｅｒ?Ａｂｓｏｒｂｅｄ?Ａｔｏｍｓ?Ｃａｔｉｏｎｓ??Ｉｏｎｓ?，ｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｕ?＊°ａ??图１．４不同电容（双电层电容和赝
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrodes based on nano-tree-like vanadium nitride and carbon nanotubes for micro-supercapacitors[J]. Nadir Ouldhamadouche,Amine Achour,Raul Lucio-Porto,Mohammad Islam,Shahram Solaymani,Ali Arman,Azin Ahmadpourian,Hamed Achour,Laurent Le Brizoual,Mohamed Abdou Djouadi,Thierry Brousse. Journal of Materials Science & Technology. 2018(06)
[2]通过噻吩吸附制备可控表面形貌的MoS2及其HDS和HER催化活性研究（英文）[J]. 刘思嘉,张鑫,张傑,雷志刚,梁鑫,陈标华. Science China Materials. 2016(12)
[3]Preparation of 3D graphene-based architectures and their applications in supercapacitors[J]. Zhuxian Yang,Sakineh Chabi,Yongde Xia,Yanqiu Zhu. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(06)
本文编号：3588661
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２电催化分解水装置图［ｌ６］??１．１．２超级电容器的基本原理??
山东大学博士学位论文??展与突破。因此，探索和发展高活性和高稳定性的电极材料成为能量存储与转化??领域的首要任务。??赢?ｎ／ｗ－??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?■?＋?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｃａｔｈｏｄｅ?Ａｎｏｄｅ?Ｈ??ＨｙｄｒｏＱｏｎ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｂｕｔｂｌｅｓ?％?Ｂｕｂｂｌｅｆｉ??图１．２电催化分解水装置图［ｌ６］??１．１．２超级电容器的基本原理??１．１．２．１超级电容器的分类??Ｓｕｐｅｒｃａｐａａｔｏｒｓ????■?Ｉ?，??Ｉ?１?Ｉ??！?ＥＯｌＣｓ?Ｉ?１?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｒｔｏｒｓ?｜?［?Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｏｔｏｒｓ?ｊ??Ｊ?ＡｄＬ－ｖａＭ?Ｃｊｒｂｏｎ?（ＡＣ）??Ｊ?Ｃａｒｂｏｎ?１?Ｉ?＊?１??ＪＧｒａｐｎｅｎｅ?Ｉ?｜?Ｉ??〇?１??Ｉ＇Ｔ—ＩＴＴ－?＂Ｉ???ｊ?｜?１?Ｃ？ｐａｃｔｖ？＾ｃ？ｐ＊ｃｉｉｒｖ？?ＦＡｒａｄａ＞ｃｃ？ｐ？Ｃｉｔｉｖ？?ｉ??：?１?Ｍｅ？ａｌ〇？Ｋ＜ｅ？?｜?ｉ?ＮｏＷｅ?ｍｅｔａ？ｓ?（Ｃ？ｐａｃ？＞ｖｅ?｜：?（Ｈｙｂｎｄ?ｃａｐａｏｔｏｒｓ）?｜???ｙｍＣｆ！?１?ＪＢｍａｓｓｔｅＭｎＯ；?ｊ?Ｈｏｎ?Ｐｉ?—ｙｒｔｗｅｆｒ？ｃ?？ｕｐｅｒｃａｐａｅｉｔｏｆ？）［??ＪＰｆｌｏｎＡ４＜?Ｉ?「Ｉ?ｕ?ｉ???ＪＰＥＤＯＴＰＳＳ?Ｊ？，ｃ?Ｃ＊ｔｗ＼ｆｔｏｗ?［?ＭｗａＮｏｆｔ?ｃ＊ｐ＞ｃａ〇ｒ＞?］?Ｒ＊ｄｏａ－＾ｃ＊〇ｆｙｔ？?Ｉ?［ＢａＢａｎＭａｐａｃＭｎ??ＪＡＯ＾ＴｋＯ，，?ＩＣ＊＃ａ，ＯＴ?丨?ｉ？＊＾？Ｗ！ｃ＾ａｒｓ，??Ｊ?Ａ
处，ＥＤＬＣｓ主要的电极材料包括：多孔碳材料、金属氧化物以及导电聚合物。??现如今研宄的超级电容器与传统电容器的充放电机理和工作原理相似，但是其性??能比传统电容器提升了?１〇５倍甚至更高，这一现象归因于活性电极材料的比表面??积提高了?１０００倍，纳米级介电距离以及与快速法拉第赝电容的复合。［３５＾２１因此，??每台超级电容器设备甚至可以存储几千法拉，远远高于传统电容器存储的微法拉??或毫法拉。??超级电容器的储能机理一般分为两种：双电层电容（ＥＤＬＣｓ）储能和赝电容??储能，如图１．４所示。１９１??ｅｄｌｃ?Ｆｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??ａ?丨?ｂ?ｃ?ｄ??Ｕｎｄｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｒｅｄｏｘ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??Ｍ?＋?ｊｒｚｅ＿?Ｃ?？?Ｍ?Ｏｘ?＋?７＜？＋?＋?７ｅ￣?？－？?ＲｅｄＣｙ?ＭＡｙ?＋?ｘＬｉ＊?＋?ｘｅ￣?ＬｉｘＭＡｙ??Ｅｉｏｃｔｒｏｔｙｌｅ??Ｃａｒｂｏｎ?Ｍａｔｅｒｉａｌ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｔｅｃｌｒｏｌｙｔｅ?Ｒｅｄｏｘ－ａｃｔｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｎｏｂｌｅ?Ｍｅｔａｌ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ??＾?＾?？?？?＊?？??ｉ?ｉＩａ?：?Ｈ－；??４??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｄｏｕｂｌｅ?Ｌａｙｅｒ?Ａｂｓｏｒｂｅｄ?Ａｔｏｍｓ?Ｃａｔｉｏｎｓ??Ｉｏｎｓ?，ｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｕ?＊°ａ??图１．４不同电容（双电层电容和赝
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrodes based on nano-tree-like vanadium nitride and carbon nanotubes for micro-supercapacitors[J]. Nadir Ouldhamadouche,Amine Achour,Raul Lucio-Porto,Mohammad Islam,Shahram Solaymani,Ali Arman,Azin Ahmadpourian,Hamed Achour,Laurent Le Brizoual,Mohamed Abdou Djouadi,Thierry Brousse. Journal of Materials Science & Technology. 2018(06)
[2]通过噻吩吸附制备可控表面形貌的MoS2及其HDS和HER催化活性研究（英文）[J]. 刘思嘉,张鑫,张傑,雷志刚,梁鑫,陈标华. Science China Materials. 2016(12)
[3]Preparation of 3D graphene-based architectures and their applications in supercapacitors[J]. Zhuxian Yang,Sakineh Chabi,Yongde Xia,Yanqiu Zhu. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(06)
本文编号：3588661
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