一、物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究（论文文献综述）
徐波,金灵华[1]（2021）在《复合材料在超级电容器电极材料中的应用》文中研究说明综述了复合材料在超级电容器电极材料中的应用研究。对碳基份材料、金属氧化物基复合材料、导电聚合物基复合材料和MAXenes基复合材料的原理及研究进展进行分析。复合电极材料可以做到将多种材料优势相结合,不仅仅具备高导电性和大的比表面积,而且比电容也进一步扩大,循环稳定性好,成本低廉,是未来超级电容器电极材料发展的方向。
周健,金浩天,常思思,陈慧玲,余高敏,秦宇,王峰,蒋少华[2]（2021）在《二氧化锰基纳米复合材料电极在超级电容器应用中的研究进展》文中指出超级电容器是一种具有高的功率密度、良好的循环稳定性和快的充放电速率的储能器件。与传统的电容器相比,由于受到较高的成本和较低能量密度的限制,超级电容器目前仍很难替代传统能源。在此前提条件下,寻求一种电化学储能能力更强、成本更低的电极材料是目前超级电容器电极材料的研究重点。二氧化锰由于其价格低廉、来源广泛和能量密度高的优点成为当前研究最为广泛的电极材料之一。该文以二氧化锰基的纳米复合材料为研究对象,从二氧化锰的制备与改性方法的角度出发,总结了当前二氧化锰基的纳米复合材料在超级电容器方面的应用研究进展,并对未来的发展趋势提出了展望。
张传艳[3]（2021）在《松木基木陶瓷的制备及电化学性能研究》文中研究表明生物质材料作为木材陶瓷的原料自身具有独特的天然孔道结构、可调控的物理化学性质、对环境友好并且价格低廉等优异特性,对于开发高性能、低成本的碳材料,推动超级电容器的发展起到重要作用。本文主要利用废弃的松木为原料制备新型的木材陶瓷材料。针对木材陶瓷比电容及能量密度低等不足,通过掺杂过渡金属氧化物引入赝电容,使两者起到协同作用,得到具有比电容高、循环稳定性好、功率密度和能量密度较为优异的复合电极。通过电化学测试及相应的表征测试分析不同掺杂方式对木材陶瓷材料结构和性能的影响。综合分析电化学性能,优化活化及掺杂条件,从而总结出最佳的制备方案,为合理利用绿色循环可持续的生物质材料制备木材陶瓷电极材料提供了新途径。主要包括以下研究内容:（1）以废弃的松木为原料,将其粉碎过筛后与热固性酚醛树脂混合成型,采用高温炭化和水热活化二步法制备出具有良好导电性能和较大比表面积的块状松木基木材陶瓷。研究不同物料比、活化时间及活化温度对木材陶瓷电化学性能的影响。在物料比为3:7、180℃条件下水热活化6h制备的木材陶瓷具有较大的比表面积（1671.997 m2·g-1）。将其作为电极材料在6 mol L-1KOH电解质中测试,获得最大比电容为118.5 F·g-1（电流密度为0.1 A·g-1）,随着电流密度增加到2.0 A·g-1,电容保持率为71%。在2000次循环充放电后,其电容保持率仍然可以达到79.3%,表明出良好的循环稳定性。（2）以松木基木材陶瓷为基体、KMnO4为原料,采用一步水热活化法制备出具有三维网状结构的块状松木基木材陶瓷/MnOx复合电极。通过改变KMnO4的质量探究复合电极的最佳掺杂比,MnOx的掺杂为电极材料提供了更多的活性位点,使复合材料具有优异的电化学性能。在电流密度为0.1 A·g-1的情况下,获得的最大比电容为293.7 F·g-1,是未引入MnOx样品的3.5倍。在5000次循环后仍具有出色的循环稳定性,能够达到81.9%的电容保持率。在二电极体系中,松木基木材陶瓷/MnOx复合材料作为电极表现出良好的能量密度（24.65 Wh·kg-1）和功率密度（125 W·kg-1）。（3）以0.1 mol·L-1的MnSO4溶液作为沉积液,在pH=5～6的条件下,采用恒电流电沉积的方法得到表面负载MnO2薄膜结构的块状木材陶瓷/MnO2复合电极。木材陶瓷基体优异的导电性可以弥补MnO2导电性差的缺点,从而提高MnO2在充放电过程中的利用率;高理论比电容MnO2的引入可以提高整体复合电极的电容性能。在三电极体系中,复合电极可以获得最大比电容541.2 F·g·1（电流密度为0.1 A·g-1）。经5 000次循环后仍具有出色的循环稳定性（电容保持率为85.7%）。在木材陶瓷/MnO2复合电极组成的对称超级电容器中,当功率密度为100 W·kg-1时,能量密度可达到82.32 Wh·kg-1。通过点亮LED灯泡说明通过恒电流电沉积制备的木材陶瓷/MnO2复合电极具有实际应用价值。
吴萌盟[4]（2021）在《功能化分级多孔碳材料的制备及其电化学性能研究》文中研究表明超级电容器具有快速充放电、长使用寿命、高功率密度和安全环保等优势,成为未来储能器件的有利竞争者。碳材料具有丰富的孔结构、较高的离子可及比表面积,是超级电容器中常见的电极材料。但是,低能量密度极大制约了碳基超级电容器的推广和应用。本论文从电极材料的结构优化和超级电容器储能机理两方面来提升碳基超级电容器的能量密度。主要研究内容概括如下:（1）从电极材料结构设计角度考虑,通过碳化碳纳米管（CNT）连接的沸石咪唑酸酯骨架8（ZIF-8）复合材料,制备了具有三维（3D）导电网络的氮掺杂多孔碳复合材料（N-PC/CNT）。该材料中具有丰富孔结构的ZIF-8衍生的氮掺杂多孔碳充当“储存器”,为电解液离子提供充足的储存空间和发达的离子传输通道,而CNT充当“导线”,形成内部3D导电网络,易于电子快速传输。该材料具有12.1 at%的高氮掺杂量,有助于提高材料的比容量;980.2 m2 g-1的比表面积,提供充足的离子存储空间,利于双电层电容;微孔、中孔和大孔多层次的孔结构,在快速充放电过程中同时实现高比容量和出色倍率性能。N-PC/CNT电极材料在电解液为6 mol L-1 KOH的三电极体系中,在电流密度为1 A g-1时呈现出334.5 F g-1的高比容量,100 A g-1高电流密度下仍能保持195.5 F g-1的比容量,拥有出色的倍率性;20000次循环充放电后容量保持率高达98%。此外,N-PC/CNT基对称超级电容器在1 mol L-1 Na2SO4电解液中,输出的最大能量密度为17 Wh kg-1。（2）从超级电容器储能机理角度考虑,先通过Si O2模板法合成中空球状多孔碳材料,再其表面引入含氧官能团,其次在多孔碳表面原位生长MnO2,最后以电化学活性物质K3Fe（CN）6修饰,获得K3Fe（CN）6修饰的多孔碳/MnO2复合材料（OPHC-MnO2-K3Fe（CN）6）。该复合材料中多孔碳呈现外壁具有丰富孔结构的中空球状,这可作为电解液的“储存器”,极大缩短电解液离子在材料中的传输距离,利于离子的快速传输;多孔碳表面的含氧官能团为MnO2的生长提供丰富的活性位点,还可将K3Fe（CN）6牢牢束缚在材料的表面,使这些赝电容材料通过快速的氧化还原反应提高复合材料的比容量。该材料在1 mol L-1 Na2SO4为电解液的三电极体系中,在电流密度为0.5 A g-1时表现出的比容量为332.7 F g-1;循环20000次充放电后初始电容保持率达90%。OPHC-MnO2-K3Fe（CN）6基水系非对称超级电容器,在功率密度为832.9 W kg-1时的能量密度高达56.7 Wh kg-1。此外,OPHC-MnO2-K3Fe（CN）6组装的准固态非对称超级电容器在输出功率密度为119.1 W kg-1时的能量密度可达29.8 Wh kg-1;在循环10000次充放电后容量保持率和库伦效率均为100%。更重要的是,该材料组装的准固态非对称超级电容器可以作为电源使器件工作。
夏志钰[5]（2021）在《尖晶石型锰系氧化物的电化学诱导相变调控及其储能性能研究》文中指出电化学储能是通过电能和化学能之间的相互转化,赋予电能可以存储的属性。电化学储能相对于其他储能形式（物理储能、电磁储能等）具有对外部环境条件依赖更小、技术相对更为成熟,应用范围更广的特点,因此电化学储能方面的应用有助于解决目前存在的能源危机问题。超级电容器是目前电化学储能领域的研究热点之一,主要有双电层型、赝电容型和混合型三种类型。过渡金属化合物由于具有理论比容量高的优点,是理想的赝电容型超级电容器电极材料,但是也存在导电性差且功率密度低等缺点。因此,通过开发新型电极材料并从微观结构角度进行合理设计提高电化学性能是目前超级电容器研究的核心问题。本论文聚焦尖晶石型Mn基氧化物的电化学诱导相变行为,通过科学选择材料体系以及合理设计材料结构,获得了两种具有优秀储能性能的超级电容器材料,并研究了复合体系对电化学性能的作用机理。具体工作如下:（1）采用水热法、还原刻蚀法和电化学诱导相变法,构建了 α-MnO2纳米线/δ-MnO2纳米片复合材料。α-MnO2纳米线提供高效的一维导电通道,纳米线表面原位组装的二维片层状δ-MnO2能够提供较高的容量且有助于增加活性比表面积,二者的协同作用使复合材料获得了优秀的电化学性能。本工作系统研究了还原刻蚀的时间及刻蚀溶液浓度、电化学诱导相变时的电流密度和循环圈数等参数对复合材料形貌、晶体结构和电化学性能的作用规律,最终优化得到具有最佳电化学性能的α-MnO2/δ-MnO2复合材料,在100 mA g-1的电流密度下展现出189.8 F g-1的电化学容量。本工作利用电化学选择性诱导相变成功构建一维/二维复合材料的策略为高性能超级电容器材料的设计提供了新的思路。（2）探索了二元锰系尖晶石材料MgMn2O4微球在不同阳离子水系电解质溶液（Na2SO4、KCl和MgSO4）中的电化学诱导相变行为,研究了结晶水含量对电化学性能的作用规律。结果表明,MgMn2O4微球在三种水系电解质溶液中都能够通过电化学诱导发生部分相变,转变为MgMn2O4/δ-MnO2复合材料,其中在Na2SO4溶液中的相变效率最高,容量提升最显着。通过加热优化δ-MnO2片层间结晶水含量可以显着改善复合材料的循环稳定性和倍率性能,调控结晶水含量一方面可以调控δ-MnO2的原子层间距,改善层间电子传输效率;另一方面可以诱导部分δ-MnO2相变为β-MnO2,破坏δ-MnO2的长程有序性,从而抑制Jahn-Teller畸变效应,增强复合材料在电化学过程中的结构稳定性。本工作对于电化学诱导相变材料的体系拓展和通过多种机制改善材料储能行为的策略将为高性能储能材料的研究提供有益的借鉴。
王宏飞[6]（2021）在《石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究》文中进行了进一步梳理本论文围绕石墨烯负载纳米金属活性物质开展研究工作,旨在利用该类材料分别提升超级电容器的能量密度和降低直接甲醇燃料电池阳极催化剂的贵金属Pt用量。此外,论文也从电解质设计的角度出发,开发出了纤维素/NaOH和“盐包DMSO/H2O”壳聚糖准固态凝胶电解质。在本文第二章中,利用温和的水热法在石墨烯纳米片上负载了适量的CoFe2O4纳米颗粒。通过调节石墨烯的添加量,可以发现CoFe2O4颗粒在载体上的分布随着质量分数的提升而变密集。40%的CoFe2O4含量可有效避免颗粒团聚问题,充分提升活性物质的利用率,比容量最高可达289.7 C g-1。在电流密度扩大8倍后依然可以保持94%的比容量,展现出优异的倍率性能。采用常压水浴法合成了 Fe3O4/石墨烯水凝胶,该材料在电势范围0～-1.2 V（vs Ag/AgCl）区间内展现出278.5 F g-1的比电容,是理想的超级电容器负极材料。所得装置具有1.7 V的宽工作电压,最大能输出45.5 Wh kg-1的能量密度。在本文第三章中,根据柯肯达尔效应,采用简便温和的两步水热法,首先在石墨烯载体上制得碳酸氢氧化锰钴前驱体,再将其原位硫化为MnCo2S4,与此同时石墨烯也被掺入了 N,S组分,引入了额外的赝电容。硫源（硫脲）的投料量可以影响纳米颗粒的粒径,硫化物中Co3+的含量以及石墨烯的缺陷程度。经优化后的电极比容量最高可达529.7Cg-1,循环5000圈后能保持90.9%的电容。所得非对称装置能输出62.9 Wh kg-1的最大能量密度。在本文第六章中,采用一锅两步还原法在石墨烯纳米片上原位负载了 PtFeCo三元合金。NaBH4作为强还原剂,100℃下可首先将还原电势较高的PtCl62-还原成Pt。而在130℃下,调节不同含量的Fe3+,在弱还原剂乙二醇的作用下,共还原得到不同形貌的PtFeCo,Fe3+在这一过程中起到了刻蚀作用。调整合金中贱金属的含量,可使催化剂具有合适的表面应力和特殊的电子结构。优化后的催化剂在酸性介质中展现出1758.2 mA mg-1的质量电流密度,尤其在60℃（与直接甲醇燃料电池工作温度接近）下该值可显着增至9356.1 mA mg-1。在本文第七章中,先用水热和煅烧法合成SnO2/石墨烯复合材料。接着利用SnO2的半导体特性,紫外光可激发出空穴-电子对,将金属Pt精确锚定于SnO2载体的表面。紫外光处理后的SnO2具有更高空位氧含量和更强的捕获Pt能力。所得三元催化剂不仅具有较大的电化学活性表面积（80.7 m2 g-1）和良好的质量活性（1833.6 mA mg-1）,而且具有良好的长期耐久性和耐毒性。如果在测试过程中同时引入紫外光照,可根据光电协同效应,进一步提升催化剂的性能。在本文第四章中,用NaOH/尿素体系采用冻溶法将4%的纤维素溶解,预插入水凝胶电极后并以环氧氯丙烷为交联剂在低温条件下原位交联,得到电极与电解质均为水凝胶的准固态超级电容器。其中,纤维素/NaOH水凝胶既能作电解质,也能作隔膜。以两个氮掺杂石墨烯水凝胶作电极的对称超级电容器,最高可输出13.5 Whkg-1的能量密度而且展现优异的机械强度,弯曲180°性能没有明显衰减。在本文第五章中,以壳聚糖为聚合物网络,DMSO/水为混合溶剂,当加入4-8M双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI）时,这时体系达到“盐包水”的标准而且壳聚糖在没有交联剂的情况下发生交联。有趣的是,当Li盐浓度低于4 M或者高于8M,壳聚糖均不发生交联。比较了不同水凝胶电解质的性能,发现加入4 M的LiTFSI时,盐的利用率最高,双电层电容器的电压窗口可以达到2.1 V,最大能量密度可达62.9 Wh kg-1,循环5000次后依然可以保留80.1%的初始电容。
石炎颖[7]（2021）在《多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究》文中指出能源短缺和环境污染是当前人类面临的两大主要问题,发展清洁高效的能源转换和储存技术是解决这两大问题的关键。具有比表面积大、来源广、成本低,化学稳定性好等优点的多孔氮掺杂碳基复合材料在光热转换、光电转换、光催化和电化学等领域受到诸多研究者的广泛关注。本论文合理设计和制备了碳化三聚氰胺泡沫（CMF）基复合材料用于光热转换水蒸发和热发电;设计和制备了a相二氧化锰/质子化氮化碳（a-MnO2/pg-C3N4）复合材料用于超级电容器和光催化。论文的主要研究内容如下:1.利用取之不尽、用之不竭的太阳能进行太阳能驱动的水蒸发技术有望解决饮用水不足的问题。面对当前光热转换效率低的问题,设计并组装了CMF@Ag基光热转换材料,并用于太阳能驱动的水蒸发器,该器件将三聚氰胺泡沫（MF）海绵作为吸水层和隔热层,CMF作为骨架结构和光吸收材料之一,MF和CMF的多孔结构不仅保证了水的输送,而且使入射光的散射得到最大限度的利用,特别是当多孔空间中充满水时,光散射增强。其次,该器件结合了CMF的多孔结构和纳米Ag的等离子共振效应的优点,增强了在500-600 nm波长范围内对光的吸收能力,实现了高效的太阳能驱动的水蒸发。更重要的是,该装置的三维结构除了直接吸收太阳光外,还能从周围环境吸收额外热量。在1.0 k W m-2的太阳光下照射1 h,器件的表面温度可以达到35℃。在自来水体系下器件水蒸发性能良好,光热转换效率达到102.99%,在湿沙体系下水蒸发性能更佳,光热转换效率达到119.46%,表明器件具有从不同水源中获取清洁水的能力,为解决湿地和半干旱地区的饮水问题提供参考。2.在光热转换水蒸发过程中会产生许多热损失,导致太阳能利用率低。为了进一步降低光热转换材料的成本,并且充分利用热能,设计并组装了一种柔性三维CMF/Cu@CuS双功能水蒸发装置,用廉价的Cu取代第一部分工作中的Ag,进一步降低了光热转换材料的成本,组装的器件具有良好的光热转换性能。另外,CMF/Cu@CuS器件不仅实现了光热转换水蒸发,而且还可以同步实现光热转换发电,实现了热电联产双功能。在光热转换水蒸发过程中,吸光层材料会产生较高的热,和底层的体相水形成较大的温差,从而可以利用塞贝克效应（Seebeck）实现热电转换。研究表明,当装置实现了水蒸发与发电一体化时,2D器件发电性能明显优于3D器件,在1.0 k W m-2的太阳光下照射1 h,2D器件的输出功率可以达到44.36mm cm-2,3D器件的输出功率仅为1.53mm cm-2。另外,器件表面温度低于单一功能的水蒸发器件的表面温度。表面温度的降低使得器件更有利于从外界获取热量,从而减少热损失。3.超级电容器是一种绿色、高效的将化学能转换为电能的储能装置,开发稳定耐用的电极材料具有重要意义。将质子化的g-C3N4（pg-C3N4）纳米片和α-MnO2纳米管进行原位结合,设计并制备了α-MnO2/pg-C3N4三维结构多孔复合材料。提出并证明了pg-C3N4纳米片与a-MnO2纳米管之间是以氢键相连。将其用作超级电容器电极材料,在1 A g-1的电流密度下,α-MnO2/pg-C3N4电容可以达到348.4 F g-1,在多次充放电过程中,α-MnO2/pg-C3N4结构完整,器件的循环使用寿命非常良好。另外,原位复合的α-MnO2和pg-C3N4之间成功地构筑了Z型异质结,从而降低了电子和空穴的复合几率。通过一系列实验系统地评价了异质结的物理化学性质,研究了复合材料在可见光下降解罗丹明B（Rh B）和苯酚的能力,在光照60 min后,对Rh B的降解率达到98.8%,在光照120 min后,对苯酚的降解率达到93.8%,实现了α-MnO2/pg-C3N4复合材料的多功能应用,从而有望促进α-MnO2/pg-C3N4复合材料的进一步发展。
谢文璐[8]（2021）在《基于二氧化锰的电极设计、制备及储能性能研究》文中进行了进一步梳理在各种储能器件中,超级电容器相对于传统平行板电容器和金属离子电池分别具有高比能量和高比功率的优势,因而近年来受到广泛关注。此外,对于不同类型的超级电容器而言,采用水溶液作为电解液的超级电容器因具有高安全性、环境友好性和低成本等优点,近年来成为了人们的研究热点。然而,尽管它们的功率密度和循环寿命高,能量密度（每单位质量储存的能量）较低的缺点却阻碍了它们在商业应用中超越金属离子电池。导致低能量密度的因素一般有两个:低比容量以及较窄的电位窗口。因此,开发合适的电极材料/结构、水溶液电解质和器件配置,进而实现高能量密度是水系超级电容器实现实际应用的必要条件。在各种超级电容器的电极材料中,过渡金属氧化物因具有赝电容性质,且理论容量高,因而成为本文的研究对象。然而,通过简单和绿色环保的方法制备具有高综合性能（高比容量、良好的循环稳定性和倍率性能）的纳米电极材料是一个巨大的挑战。本文以过渡金属氧化物二氧化锰（MnO2）为基础研究对象,通过使用导电性高的碳基底以解决其低电导率的问题,进行了二氧化锰基电极材料自支撑电极的制备工作,并对其作正电极（阴极）在水系非对称全电容中的应用情况进行了研究。本文的实验主要包括以下部分:（1）石墨纸上δ-MnO2互连纳米片结构电极的一步法构造及其储能性能研究。于40℃水浴条件下,在具有高导电性的石墨纸基底上制备了相互连通的δ-MnO2纳米片结构。该自支撑电极以1 M NaNO3为电解液,经过电化学储能性能测试,在1 A g-1,0.0-1.3 V的电位窗口条件下,比容量为446.6 F g-1,电流密度增加到10 A g-1后比容量为298.4 F g-1,保持率为66.8%;之后以上述电极为阴极、活性炭为阳极,1 M NaNO3溶液为电解液组装了0.0-2.3 V的水系非对称全电容,在功率密度为1150.0 W kg-1和11500.0 W kg-1时,能分别达到47.2和19.8 Wh kg-1的能量密度,在4 A g-1条件下长循环30000次后电容量为初始值的86.7%;库伦效率维持在100%左右。（2）MnO2复合结构在碳纤维布上的制备及在水系非对称超级电容器中的应用研究。首先对碳纤维布进行亲水性处理,之后在处理过的碳纤维布上通过水热和退火的方法生长Co3O4纳米针,最后利用上一实验所述的一步水浴法进行MnO2纳米片的生长,并在这一过程中加入了适量碳纳米管（CNT）,得到Co3O4/MnO2-CNT复合自支撑电极。同样以1 M NaNO3溶液为电解液,经过电化学储能性能测试,在1 A g-1的电流密度下,该电极在0.0-1.35 V的电位窗口下展现出686.7 F g-1的比容量,在电流密度增加到10 A g-1时电容保持率可达到62.3%;之后以上述电极为阴极、活性炭为阳极、1 M NaNO3溶液为电解液组装了0.0-2.5 V的水系非对称全电容,在功率密度为1250.0 W kg-1时可以达到66.1Wh kg-1的能量密度,在4 A g-1条件下循环5000次电容量为初始值的74.2%。
李笑笑[9]（2021）在《SiC基超级电容器电极材料制备及电化学性能》文中研究表明化石能源的使用带来的资源枯竭和环境恶化问题,促使人类迫切需求开发利用可持续型能源和存储装置。在众多新兴的能量转换和存储设备中,超级电容器因为其功率密度高、充放电速度快和极长的循环寿命而受到广泛关注。当前,超级电容器电极材料的研究工作主要集中在碳材料,但大多数已报道的碳基超级电容器的工作温度一般低于100℃,其高温循环稳定性无法得到保证。因此,面向宽温稳定服役的新型超级电容器研发,成为当前该领域面临的挑战之一。在半导体家族中,SiC被认为是第三代半导体材料中的重要一员,拥有优异的物理/化学性质,如高热导率、低热膨胀系数、高电子迁移率、耐腐蚀、优异的抗热震性和化学稳定性等,在研发面向苛刻环境如高压/大功率/高温服役的光电器件,具备显着优势。然而,当前研发的SiC基超级电容器普遍存在比电容小和能量密度低的核心问题,同时其宽温电化学特性还鲜有文献报道。本文围绕SiC基超级电容器电化学特性和稳定性的协同强化开展研究工作,取得主要研究结果如下:（1）采用OCVD（氧化化学气相沉积）方法在SiC纳米线表面沉积PEDOT（聚乙烯二氧噻吩）涂层,实现了 SiC@PEDOT纳米复合材料的制备及其结构调控。得益于复合材料丰富的活性位点和良好的电导率,其电极在电流密度为0.2 mA cm-2时,比电容达到26.5 mF cm-2,为纯SiC电极的～370%。构建的对称式超级电容器,经过10000次循环后的电容保持率为104%,表现出优异的循环稳定性。（2）以SiC纳米线阵列为骨架,通过电沉积碳量子点和后续热处理,实现了 SiC@C纳米复合材料的制备及其结构调控。其电极在电流密度为0.2mA cm-2时,比电容达到78.98 mF cm2,相较于纯SiC纳米线电极的比电容（9.56 mF cm-2）提高了 700%。所构建的水基超级电容器拥有比电容高、充放电速率快、倍率性能优异和循环寿命长（10000次循环,电容保留率为94.1%）等优异的综合电化学特性。所构建的离子液体基超级电容器拥有2.6 V的宽工作电压窗口,能量密度达2.84 μW h cm-2（功率密度为65.1 μWcm-2）,高于已报道的SiC基和大部分其他双电层电容材料的纳米线超级电容器。（3）采用液相腐蚀的方法,实现了具有齿状结构的SiC纳米线阵列电极的制备及其结构调控。研究表明液相腐蚀处理不仅增加纳米线比表面积,而且能够有效提高纳米线电导率,改善电化学反应动力学。在水系电解质中,其比电容达到 23.6 mF cm-2（0.2 mAcm-2）,为源 SiC 纳米线电极的～3.3 倍（7.19 mF cm.2）。构建的离子液体基超级电容器在150℃工作环境下,循环10000次,电容保持率为80%,仅比同样测试条件下0℃时的循环保持率降低了 6%。在0℃～150℃范围内持续升温/降温的服役环境下,依然能保持较高的循环稳定性,展现出稳定的高温电化学特性。（4）采用碳热还原法制备了超长SiC纳米线,并与C纳米管复合,实现了具有良好柔性可剪裁的SiC/CNT复合材料薄膜超级电容器电极研发。其优异的柔性和可剪裁性能主要得益于超长SiC纳米线的尺寸结构。所构建的超级电容器在-30℃循环10000次,电容保持率为95%;当服役温度升高至50℃,循环10000次,其电容保持率为89.3%,表现出优异的宽温服役能力。综上所述,本文通过SiC微纳结构的调控和设计,实现了高性能高稳定SiC基超级电容器的制备,为面向宽温稳定服役的能源储存器件的研发奠定了基础。
王德元[10]（2021）在《基于α-MnO2纳米线的柔性复合薄膜制备及超电容特性》文中研究表明超级电容器作为一种新型的电化学存储器件,能量密度高于传统的平行板电容器,功率密度和使用寿命优于锂离子电池。二氧化锰（MnO2）是典型的赝电容材料,具有比电容高、成本低、环境相容的特点,然而其导电性较差,大大限制了其在超级电容器领域的应用。纳米碳材料具有高比表面和高电导率及优良的机械性能。本文将低维纳米碳材料与MnO2结合,协同发挥二者优势,将制备的α-MnO2纳米线分别与氨基化石墨烯（NRGO）和多壁碳纳米管（MWCNT）进行复合改性,采用真空抽滤法分别制备了α-MnO2 NWS/NRGO和α-MnO2NWS/NRGO/MWCNT复合薄膜电极材料,对材料进行综合表征及电化学性能测试。具体的研究结果如下:（1）采用水热法制备了分散性良好和大长径比的一维α-MnO2纳米线（α-MnO2 NWS）,进而将其与NRGO液相混合后真空抽滤,制备得到α-MnO2NWS/NRGO复合薄膜电极材料。表征与测试结果表明:α-MnO2 NWS/NRGO复合薄膜具有规则且致密的三维网络结构,α-MnO2 NWS/NRGO薄膜电极在1 m A cm-2的电流密度下输出最大的面积比电容386.8 m F cm-2,当电流密度增加至10m A cm-2时,电容保持率为62.4%。（2）以α-MnO2 NWS,NRGO及MWCNT作为电极材料组元,将三者以一定质量比液相均匀混合后,采用真空抽滤法制备获得了α-MnO2NWS/NRGO/MWCNT复合薄膜电极材料。其中,α-MnO2NWS/NRGO/MWCNT-8复合薄膜电极在1 m A cm-2下输出最大的面积比电容为495.7 m F cm-2,当电流密度增大至10 m A cm-2时,电容保持率为69%。薄膜的抗拉强度为2.41 MPa,伸长率为1.32%。MWCNT的引入进一步抑制了NRGO片层团聚并提高复合薄膜的导电性,从而提高了复合薄膜的面积比电容,且机械性能也得到了提升。（3）以制备的α-MnO2NWS/NRGO/MWCNT薄膜为正极和负极组装柔性对称超电器件。该器件在2 m A cm-2电流密度下的比电容达到365 m F cm-2,在10m A cm-2的电流密度下循环4000圈后,器件的电容保持率和库仑效率分别为93%和99%。
二、物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究（论文提纲范文）
（1）复合材料在超级电容器电极材料中的应用（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2 碳基复合材料 |
| 2.1 活性炭复合材料 |
| 2.2 碳纳米管复合材料 |
| 2.3 石墨烯复合材料 |
| 3 金属氧化物基复合材料 |
| 3.1 镍基氧化物复合材料 |
| 3.2 锰基氧化物复合材料 |
| 3.3 铁基氧化物复合材料 |
| 4 导电聚合物基复合材料 |
| 4.1 PEDOT基复合材料 |
| 4.2 PANi基复合材料 |
| 5 MAXenes基复合材料 |
| 6 结束语 |
（2）二氧化锰基纳米复合材料电极在超级电容器应用中的研究进展（论文提纲范文）
| 1 超级电容器简介 |
| 1.1 超级电容器储能机理 |
| 1.2 超级电容器结构组成 |
| 2 二氧化锰材料简介 |
| 2.1 晶型结构 |
| 2.2 反应机理 |
| 3 制备方法及其电容器性能 |
| 3.1 低温固相法 |
| 3.2 热分解法 |
| 3.3 溶胶-凝胶法 |
| 3.4 电化学沉积法 |
| 4 改性研究 |
| 4.1 掺杂改性 |
| 4.2 导电材料复合改性 |
| 4.2.1 导电有机聚合物复合改性MnO2 |
| 4.2.2 导电无机物复合改性MnO2 |
| 5 结论与展望 |
（3）松木基木陶瓷的制备及电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 生物质多孔碳材料 |
| 1.1.1 生物质基多孔碳材料的制备方法 |
| 1.1.2 生物质多孔碳材料电化学性能的影响因素 |
| 1.2 松木及木陶瓷概述 |
| 1.2.1 松木及其微观结构 |
| 1.2.2 木陶瓷 |
| 1.3 碳材料在超级电容器中的应用 |
| 1.3.1 超级电容器的简介 |
| 1.3.2 碳材料在超级电容器中的应用 |
| 1.4 研究意义和创新点 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 创新点 |
| 1.5 研究内容和技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 实验材料与表征测试 |
| 2.1 实验材料及仪器 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 电极材料的表征及电化学性能测试 |
| 2.2.1 电极材料的表征 |
| 2.2.2 电化学性能测试 |
| 3 松木基木陶瓷的制备及电化学性能的影响 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 单因素实验 |
| 3.2.2 正交实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 物料比对电化学性能的影响 |
| 3.3.2 活化温度对电化学性能的影响 |
| 3.3.3 活化时间对电化学性能的影响 |
| 3.3.4 正交实验数据分析 |
| 3.3.5 验证实验数据分析 |
| 3.3.6 电化学性能 |
| 3.3.7 微观形貌及物相构成 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水热活化法负载MnO_x木陶瓷的电化学性能 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 微观形貌 |
| 4.3.2 比表面积及孔径结构 |
| 4.3.3 物相构成 |
| 4.3.4 电化学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 电沉积法负载MnO_2木陶瓷的电化学性能 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 基体材料处理 |
| 5.2.2 木材陶瓷/MnO_2复合电极的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 木材陶瓷/MnO_2复合电极的制备机理 |
| 5.3.2 微观形貌 |
| 5.3.3 电化学性能 |
| 5.3.4 不同pH值下沉积时间对电极材料的影响 |
| 5.3.5 超级电容器的组装及应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的主要成果 |
| 致谢 |
（4）功能化分级多孔碳材料的制备及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超级电容器的简介 |
| 1.1.1 超级电容器的组成 |
| 1.1.2 超级电容器的优点及分类 |
| 1.1.3 超级电容器的储能机理 |
| 1.2 超级电容器的电极材料 |
| 1.2.1 多孔碳材料 |
| 1.2.2 金属化合物 |
| 1.2.3 导电聚合物 |
| 1.2.4 碳基复合材料 |
| 1.3 碳材料的功能化 |
| 1.3.1 碳材料的杂原子修饰 |
| 1.3.2 碳材料的官能团修饰 |
| 1.3.3 碳材料的电化学活性物质修饰 |
| 1.3.4 碳材料的孔结构调控 |
| 1.4 影响碳材料电化学性能的因素 |
| 1.4.1 比表面积 |
| 1.4.2 孔径分布 |
| 1.4.3 表面化学成分 |
| 1.5 本论文的研究目的、内容及创新点 |
| 1.5.1 研究的目的及意义 |
| 1.5.2 研究的主要内容 |
| 1.5.3 论文的创新点 |
| 第2章 实验药品、仪器和表征方法 |
| 2.1 实验原料、化学试剂及仪器设备 |
| 2.1.1 实验原料、化学试剂 |
| 2.1.2 仪器设备 |
| 2.2 电极的制备与器件组装 |
| 2.2.1 电极的制备 |
| 2.2.2 水系超级电容器的组装 |
| 2.2.3 准固态超级电容器的组装 |
| 2.3 电化学测试方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 三维网状氮掺杂多孔碳复合材料的制备及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 ZIF-8衍生的氮掺杂多孔碳的合成 |
| 3.2.2 三维网状氮掺杂多孔碳复合材料的合成 |
| 3.2.3 ZIF-8衍生的氮掺杂多孔碳与碳纳米管混合材料的合成 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 三维网状氮掺杂多孔碳复合材料的形貌表征 |
| 3.3.2 三维网状氮掺杂多孔碳复合材料的结构表征 |
| 3.3.3 三维网状氮掺杂多孔碳复合材料的电化学性能研究 |
| 3.3.3.1 三电极体系的电化学性能研究 |
| 3.3.3.2 两电极体系的电化学性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料的制备及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 SiO_2模板的合成 |
| 4.2.2 多孔碳的合成 |
| 4.2.3 表面官能团化多孔碳的合成 |
| 4.2.4 K_3Fe(CN)_6修饰的表面官能团化多孔碳的合成 |
| 4.2.5 表面官能团化多孔碳/MnO_2复合材料的合成 |
| 4.2.6 K_3Fe(CN)_6修饰的表面官能团化多孔碳/MnO_2复合材料的合成 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 合成条件对K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料电化学性能的影响 |
| 4.3.1.1 碳层厚度的影响 |
| 4.3.1.2 氧化程度的影响 |
| 4.3.1.3 MnO_2含量的影响 |
| 4.3.2 K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料的形貌表征 |
| 4.3.3 K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料的结构表征 |
| 4.3.4 K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料的电化学性能研究 |
| 4.3.5 K_3Fe(CN)_6修饰的多孔碳/MnO_2复合材料的电荷存储机制研究 |
| 4.3.6 水系超级电容器的电化学性能研究 |
| 4.3.7 准固态超级电容器的电化学性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（5）尖晶石型锰系氧化物的电化学诱导相变调控及其储能性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器概述 |
| 1.2.1 超级电容器工作原理 |
| 1.2.2 超级电容器电极材料 |
| 1.2.3 超级电容器电极材料发展面临的问题与挑战 |
| 1.3 尖晶石型锰系氧化物的电化学相变概述 |
| 1.3.1 尖晶石型金属氧化物结构 |
| 1.3.2 尖晶石型锰系氧化物的电化学相变过程概述 |
| 1.3.3 尖晶石型锰系氧化物的电化学相变机理概述 |
| 1.3.4 尖晶石型锰系氧化物在不同水系电解质中的电化学相变效率 |
| 1.3.5 尖晶石型锰系氧化物电化学相变在储能器件中的研究与应用 |
| 1.3.6 尖晶石型锰系氧化物电化学相变电极材料发展面临的问题与挑战 |
| 1.4 本课题的研究内容与意义 |
| 1.4.1 本课题研究内容 |
| 1.4.2 本课题研究目的 |
| 1.4.3 本课题创新性 |
| 第二章 实验材料及测试方法 |
| 2.1 实验药品及设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 材料的测试及表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜图像分析(SEM) |
| 2.2.2 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.3 透射电子显微镜图像分析(TEM) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.2.5 热重分析(TG) |
| 2.3 电化学性能测试方法 |
| 2.3.1 循环伏安法(CV) |
| 2.3.2 恒电流充放电测试(GCD) |
| 2.3.3 交流阻抗测试(EIS) |
| 2.3.4 电化学性能测试分析 |
| 第三章 α-MnO_2/δ-MnO_2复合材料的制备及其超电性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 α-MnO_2纳米线材料的制备 |
| 3.2.2 α-MnO_2/Mn_3O_4复合材料的制备 |
| 3.2.3 α-MnO_2/δ-MnO_2复合材料的制备 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 α-MnO_2纳米线形貌物相表征 |
| 3.3.2 NaBH_4刻蚀溶液浓度优化 |
| 3.3.3 α-MnO_2/δ-MnO_2-5物相结构表征 |
| 3.3.4 α-MnO_2/δ-MnO_2-5电化学性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 MgMn_2O_4/δ-MnO_2复合材料的制备及其超电性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 层状多孔MgMn_2O_4微球材料的制备 |
| 4.2.2 MgMn_2O_4/δ-MnO_2复合材料的制备 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 不同阳离子电解质溶液对电化学诱导相变的影响 |
| 4.3.2 加热调控结晶水含量对Na-B复合材料形貌、结构和电化学性能的影响 |
| 4.3.3 Na-B-150电极和不对称器件电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间参与的科研项目 |
| 攻读硕士期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超级电容器的概述 |
| 1.1.1 背景介绍 |
| 1.1.2 超级电容器的电极分类和储能机理 |
| 1.1.3 超级电容器的电极材料 |
| 1.1.4 超级电容器的电解质材料 |
| 1.2 直接甲醇燃料电池的概述 |
| 1.2.1 背景介绍 |
| 1.2.2 直接甲醇燃料电池的原理及前景 |
| 1.2.3 阳极催化剂的概述 |
| 1.3 本课题的选题思路 |
| 参考文献 |
| 第2章 尖晶石/石墨烯复合电极构筑非对称超级电容器 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.2 试剂及仪器 |
| 2.2.1 主要化学试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.3 实验步骤 |
| 2.3.1 氧化石墨烯的制备 |
| 2.3.2 CoFe_2O_4/石墨烯复合物的合成 |
| 2.3.3 三维Fe_3O_4/石墨烯水凝胶的合成 |
| 2.3.4 电化学性能的测试 |
| 2.3.5 材料的表征 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 CoFe_2O_4/石墨烯的表征及其电化学性能 |
| 2.4.2 Fe_3O_4/石墨烯的表征及其电化学性能 |
| 2.4.3 非对称超级电容器的性能 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 MnCo_2S_4颗粒原位锚定于氮、硫共掺杂的石墨烯制备高性能超级电容器电极 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 实验主要化学试剂 |
| 3.3 实验步骤 |
| 3.3.1 MnCo_2S_4/NSG的合成 |
| 3.3.2 氮、硫共掺杂石墨烯(NSG)的合成 |
| 3.3.3 电化学性能的测试 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 MnCo_2S_4/NSG的表征及其电化学性能 |
| 3.4.2 NSG的表征及其电化学性能 |
| 3.4.3 非对称超级电容器的性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 原位形成纤维素水凝胶应用于高性能柔性准固态超级电容器 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 实验主要化学试剂 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.3.1 CCH/NG和NG水凝胶的合成 |
| 4.3.2 纤维素水凝胶前驱体水溶液的制备 |
| 4.3.3 原位低温交联组装超级电容器 |
| 4.3.4 电化学性能的测试 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 纤维素/NaOH水凝胶的表征 |
| 4.4.2 纤维素/NaOH水凝胶在对称超级电容器中的性能 |
| 4.4.3 纤维素/NaOH水凝胶在非对称超级电容器中的性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 原位组装基于“盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶电解质的准固态超级电容器 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.2 实验主要化学试剂 |
| 5.3 实验步骤 |
| 5.3.1 壳聚糖水凝胶前驱体溶液的制备 |
| 5.3.2 原位交联组装超级电容器 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 “盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶的表征 |
| 5.4.2 “盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶在超级电容器中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 石墨烯上生长三元PtFeCo合金高效应用于甲醇电催化氧化 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 实验主要化学试剂 |
| 6.3 实验步骤 |
| 6.3.1 PtFeCo@G三元合金催化剂的制备 |
| 6.3.2 电化学性能的测试 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 PtFeCo@G三元合金催化剂的制备与表征 |
| 6.4.2 PtFeCo@G三元合金催化剂的电化学性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 光辅助还原合成对甲醇氧化具有优异活性的Pt@SnO_2/石墨烯三元催化剂 |
| 7.1 背景介绍 |
| 7.2 实验主要化学试剂 |
| 7.3 实验步骤 |
| 7.3.1 SnO_2/石墨烯(SnO_2/G)复合材料的合成 |
| 7.3.2 光辅助还原合成Pt@SnO_2/G-PR复合材料 |
| 7.3.3 化学还原合成Pt@SnO_2/G-CR复合材料 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 Pt@SnO_2/G-PR催化剂的制备和表征 |
| 7.4.2 Pt@SnO_2/G-PR催化剂的电化学性能 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 全文总结与研究展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（7）多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 碳纳米材料的发展 |
| 1.2.1 多孔氮掺杂碳基材料的概述 |
| 1.2.2 多孔氮掺杂碳基材料的合成 |
| 1.2.3 多孔碳材料的合成方法 |
| 1.3 碳基复合材料在能源转换领域的应用 |
| 1.3.1 光热转换水蒸发 |
| 1.3.2 光电转换 |
| 1.3.3 光催化 |
| 1.3.4 超级电容器 |
| 1.4 选题目标、内容以及创新点 |
| 1.4.1 选题目标 |
| 1.4.2 选题内容 |
| 1.4.3 论文创新点 |
| 第2章 实验材料和研究手段 |
| 2.1 实验材料和实验设备 |
| 2.2 研究手段 |
| 2.2.1 主要表征方法 |
| 2.2.2 水蒸发性能测试 |
| 2.2.3 光电性能测试 |
| 2.2.4 光催化性能测试 |
| 第3章 Ag修饰柔性三维碳化三聚氰胺泡沫的制备及光热转换性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 元素表征 |
| 3.3.2 形貌表征 |
| 3.3.3 光吸收性能测试 |
| 3.3.4 吸水性能研究 |
| 3.3.5 机械性能研究 |
| 3.3.6 水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.1 水蒸发器件设计 |
| 3.3.6.2 水蒸发速率和光热转换效率的计算 |
| 3.3.6.3 自来水体系下水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.4 湿沙体系下水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.5 自来水和湿沙体系下不同光强对比及循环使用性能研究 |
| 3.3.7 水蒸发过程中的热量传输 |
| 3.3.8 水蒸发机理 |
| 3.4 本章结论 |
| 第4章 Cu@CuS修饰柔性三维碳化三聚氰胺泡沫的制备及光热转换性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.2.1 CMF和CMF/Cu的制备 |
| 4.2.2 CMF/Cu@CuS和CMF/CuS泡沫的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相表征 |
| 4.3.2 元素表征 |
| 4.3.3 形貌表征 |
| 4.3.4 光吸收性能测试 |
| 4.3.5 吸水性能研究 |
| 4.3.6 机械性能研究 |
| 4.3.7 水蒸发性能研究 |
| 4.3.7.1 水蒸发器件设计 |
| 4.3.7.2 水蒸发速率和光热转换效率的计算 |
| 4.3.7.3 自来水体系下水蒸发性能研究 |
| 4.3.7.4 湿沙体系下水蒸发性能研究 |
| 4.3.8 水蒸发过程中的热量传输 |
| 4.3.9 发电性能研究 |
| 4.3.10 热电联产器件工作机理 |
| 4.4 本章结论 |
| 第5章 α-MnO_2/pg-C_3N_4复合材料的制备及超级电容器和光催化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.2.1 pg-C_3N_4纳米片的制备 |
| 5.2.2 纯α-MnO_2纳米管的制备 |
| 5.2.3 α-MnO_2/pg-C_3N_4的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 物相表征 |
| 5.3.2 形貌表征 |
| 5.3.3 元素表征 |
| 5.3.4 热重分析 |
| 5.3.5 比表面分析 |
| 5.3.6 理论分析 |
| 5.3.7 电化学性能测试 |
| 5.3.7.1 电化学计算 |
| 5.3.7.2 三电极测试 |
| 5.3.7.3 两电极测试 |
| 5.3.8 光催化性能测试 |
| 5.3.9 光催化反应机理 |
| 5.4 本章结论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（8）基于二氧化锰的电极设计、制备及储能性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器简介 |
| 1.2.1 双电层行为储能机理 |
| 1.2.2 赝电容行为储能机理 |
| 1.2.3 电池型电容储能机理 |
| 1.3 超级电容器的分类 |
| 1.4 超级电容器的各种电极材料 |
| 1.4.1 双电容型电极材料 |
| 1.4.2 赝电容型电极材料 |
| 1.5 二氧化锰材料概述 |
| 1.6 本论文的选题依据、研究意义与内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验材料、表征仪器及测试方法 |
| 2.1 电极制备所用药品试剂与设备 |
| 2.2 材料常用的几种物理表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射谱 |
| 2.2.2 拉曼光谱 |
| 2.2.3 X射线光电子能谱 |
| 2.2.4 扫描电子显微镜 |
| 2.2.5 透射电子显微镜 |
| 2.2.6 BET比表面积测试 |
| 2.3 常用的电化学测试方法 |
| 2.3.1 循环伏安测试法 |
| 2.3.2 恒电流充放电测试法 |
| 2.3.3 电化学阻抗谱测试法 |
| 2.3.4 电化学储能性能的参数计算 |
| 参考文献 |
| 第三章 石墨纸上具有互连纳米片结构的δ-MnO_2电极的一步法制备及其储能性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 互连δ-MnO_2纳米片电极及活性炭电极的制备与测试 |
| 3.2.1 石墨纸的剪裁与清洗 |
| 3.2.2 石墨纸上δ-MnO_2互连纳米片的制备 |
| 3.2.3 活性炭电极的制备 |
| 3.2.4 电化学储能性能测试条件 |
| 3.3 δ-MnO_2/GP电极的物理表征与电化学测试结果及分析 |
| 3.3.1 δ-MnO_2/GP电极的表面形貌结构与物相表征 |
| 3.3.2 δ-MnO_2/GP电极的电化学测试结果及分析 |
| 3.3.3 活性炭电极的电化学测试结果及分析 |
| 3.3.4 组装非对称超级电容器的电化学测试结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 碳纤维布上Co_3O_4/MnO_2-CNT复合电极的制备及其储能性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Co_3O_4/MnO_2-CNT复合结构的制备过程 |
| 4.2.1 碳纤维布的改性处理 |
| 4.2.2 碳纤维布表面Co(OH)_2以及Co_3O_4纳米针的制备 |
| 4.2.3 Co_3O_4纳米针表面MnO_2-CNT纳米片的制备 |
| 4.2.4 活性炭电极的制备 |
| 4.3 Co_3O_4/MnO_2-CNT电极的形貌与物理表征 |
| 4.3.1 Co_3O_4/MnO_2-CNT电极的表面形貌分析 |
| 4.3.2 Co_3O_4/MnO_2-CNT电极的物理表征 |
| 4.4 复合结构的电化学测试结果及分析 |
| 4.4.1 Co_3O_4前驱体的电化学测试结果及分析 |
| 4.4.2 不同制备条件下复合结构的电化学测试结果及分析 |
| 4.5 活性炭电极的电化学测试结果及分析 |
| 4.6 组装非对称超级电容器的电化学测试结果及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 在学期间研究成果 |
| 致谢 |
（9）SiC基超级电容器电极材料制备及电化学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器概述 |
| 1.2.1 超级电容器的研究进程 |
| 1.2.2 超级电容器的典型结构 |
| 1.2.3 超级电容器的分类及原理 |
| 1.2.4 超级电容器的特点及应用 |
| 1.3 超级电容器电极材料研究进展 |
| 1.3.1 碳基超级电容器研究进展 |
| 1.3.2 金属氧化物/氢氧化物基超级电容器研究进展 |
| 1.3.3 导电聚合物基超级电容器研究进展 |
| 1.4 SiC基超级电容器概述 |
| 1.4.1 SiC纳米材料简介 |
| 1.4.2 SiC基超级电容器研究进展 |
| 1.4.3 SiC基超级电容器未来展望 |
| 1.5 选题依据及研究内容 |
| 第2章 实验材料及测试方法 |
| 2.1 实验试剂及仪器设备 |
| 2.2 材料表征与分析方法 |
| 2.3 电化学性能测试与分析方法 |
| 第3章 SiC@PEDOT纳米复合材料制备及其电化学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 材料形貌与结构表征 |
| 3.4 电化学性能检测与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SiC@C纳米复合材料制备及其电化学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.3 材料形貌及结构表征 |
| 4.4 电化学性能检测与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 SiC纳米线结构调控及其高温电化学性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.3 材料形貌与结构表征 |
| 5.4 电化学性能检测与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 SiC/CNT基柔性电极制备及其宽温电化学性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方案 |
| 6.3 材料形貌与结构表征 |
| 6.4 电化学性能检测与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录Ⅰ 攻读博士学位期间发表的学术论文和取得的成果 |
| 附录Ⅱ 英文论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）基于α-MnO2纳米线的柔性复合薄膜制备及超电容特性（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器 |
| 1.2.1 超级电容器工作原理 |
| 1.2.2 超级电容器基本结构 |
| 1.3 MnO_2基电极材料的研究进展 |
| 1.3.1 储能机制 |
| 1.3.2 晶体结构对MnO_2电化学性能的影响 |
| 1.3.3 MnO_2/C复合材料的研究进展 |
| 1.4 柔性电极材料在超级电容器中的研究进展 |
| 1.5 研究思路与意义 |
| 第二章 实验条件与测试方法 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.2 材料表征技术 |
| 2.2.1 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线能谱(EDS) |
| 2.2.3 高分辨率透射电子显微镜(HRTEM) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.3 电化学性能测试与分析 |
| 2.3.1 循环伏安法测试(CV) |
| 2.3.2 恒流充放电测试(GCD) |
| 2.3.3 电化学阻抗谱(EIS) |
| 2.4 电极制备和器件组装 |
| 2.5 电化学性能测试 |
| 第三章 α-MnO_2 NW_S/NRGO复合薄膜电极材料的制备及超电容特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料及仪器 |
| 3.2.2 α-MnO_2NW_s的制备 |
| 3.2.3 NRGO的制备 |
| 3.2.4 α-MnO_2NW_S/NRGO复合薄膜电极的制备 |
| 3.2.5 材料表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的形貌与结构 |
| 3.3.2 α-MnO_2NW_S/NRGO复合薄膜电极的电化学性能 |
| 3.3.3 α-MnO_2NW_S/NRGO复合薄膜电极的电化学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 α-MnO_2 NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜电极材料的制备及超电特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料及仪器 |
| 4.2.2 α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜电极材料的制备 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的形貌与结构 |
| 4.3.2 α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜电极的电化学性能 |
| 4.3.3 α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCN复合薄膜电极的力学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜的超电器件组装与性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料及仪器 |
| 5.2.2 基于α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜的超电器件组装 |
| 5.2.3 基于α-MnO_2NW_S/NRGO/MWCNT复合薄膜的超电器件电化学性能 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果情况 |
四、物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究（论文参考文献）
- [1]复合材料在超级电容器电极材料中的应用[J]. 徐波,金灵华. 汽车工艺与材料, 2021(07)
- [2]二氧化锰基纳米复合材料电极在超级电容器应用中的研究进展[J]. 周健,金浩天,常思思,陈慧玲,余高敏,秦宇,王峰,蒋少华. 化学试剂, 2021(09)
- [3]松木基木陶瓷的制备及电化学性能研究[D]. 张传艳. 中南林业科技大学, 2021
- [4]功能化分级多孔碳材料的制备及其电化学性能研究[D]. 吴萌盟. 吉林大学, 2021(01)
- [5]尖晶石型锰系氧化物的电化学诱导相变调控及其储能性能研究[D]. 夏志钰. 山东大学, 2021(12)
- [6]石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究[D]. 王宏飞. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究[D]. 石炎颖. 鲁东大学, 2021(12)
- [8]基于二氧化锰的电极设计、制备及储能性能研究[D]. 谢文璐. 兰州大学, 2021
- [9]SiC基超级电容器电极材料制备及电化学性能[D]. 李笑笑. 山东大学, 2021(10)
- [10]基于α-MnO2纳米线的柔性复合薄膜制备及超电容特性[D]. 王德元. 合肥工业大学, 2021(02)