| 题名 | 过渡金属单质与合金相材料的合成及电化学储能性质研究 |
| 作者 | 高建飞 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 孔令斌 |
| 关键词 | 金属材料 合金相材料 固态相变 混合型超级电容器 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本文主要针对过渡金属氧化物本征电子导电性差的问题以及金属材料在超级电容器领域研究较少的问题,提出了液相合成结合固相合成的两步化学法来实现金属氧化物材料向金属单质材料的转变,并且同时实现了金属氧化物本征电子导电性的改变。进一步研究了固态相变过程中材料形貌结构以及电化学性能的变化,初步探索了三种金属单质材料的电化学行为,并进一步讨论了本征电子导电性的改变对材料电化学性能的影响。主要研究内容和研究结果如下:第一,采用湿化学法以及后续煅烧处理制备了氧化镍（简单化学沉淀法）,四氧化三钴（简单化学沉淀法）以及氧化铜（水热法）材料,进一步采用氨气诱导还原的方法,最终实现了三种氧化物通过固相反应转变为金属镍,金属钴以及金属铜三种单质。单电极电化学测试结果表明,在6 mol L-11 KOH电解液中,金属单质镍,金属单质钴以及金属单质铜分别展现出311,209,99 F g-1的比容量,均高于在相同测试条件下的相应的氧化物材料(127 F g-1氧化镍,105 F g-1四氧化三钴,42 F g-1氧化铜)。电流密度从0.5 A g-1增大至10 A g-1(金属镍,1 A g-1增大至10 A g-1),金属单质镍,金属单质钴以及金属单质铜的容量保持率分别为67%,65%,64%,同样高于相应的三种氧化物（47%氧化镍,55%四氧化三钴,57%氧化铜）。循环测试结果表明三种金属单质材料均展现出优异的循环稳定性:金属单质镍102%,10000次;金属单质钴114%,10000次;金属单质铜114%,40000次。基于以上三种金属材料体系,我们组装了活性炭//金属单质混合型电容器,均展现出优异的电化学性能。第二,通过简单的液相化学还原法制备了非晶硼化钴合金材料。单电极电化学测试结果表明,其在6 mol L-1KOH电解液中测试时可以展现出高达414 F g-1比容量,电流密度为0.5 A g-1。电流密度增大二十倍时(0.5 A g-1至10 A g-1),其展现出69%的容量保持率。组装的活性炭//非晶硼化钴合金混合型电容器的比容量可达64 F g-1,循环20000次容量几乎不衰减,在功率密度为200 W kg-1时,能量密度可达23 Wh kg-1。通过以上研究内容,我们初步证明了金属单质材料是一种很有前途的混合型超级电容器电极材料。同时也在一定程度上说明了氧化物材料本征电子导电性的改变对于材料比容量,倍率以及电化学储能机制均有一定的影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 90 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94894]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高建飞. 过渡金属单质与合金相材料的合成及电化学储能性质研究[D]. 2019. |
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