Ti 3 C 2 T x 迈科烯的电容储能机理及应用研究

发布时间：2024-03-05 22:25

　　迈科烯作为一种新型二维过渡金属碳/氮化物层状材料,已被证实是一种电化学性能优异的插层赝电容型超级电容器电极材料,其在酸性(H2SO4)水溶液中可达到1500 F/cm3的高体积比容量。在充放电过程中,过渡金属会连续发生价态的改变,但是,具体的反应过程是怎样的,到底材料的哪一部分是决定其电化学性能的关键因素,这些更深层次的储能机理认识还不是很清楚。而且目前大量的改性研究工作也在进行,但都不是很成功,这也源于对迈科烯的充放电过程中的储能机制理解不足。本论文以Ti3C2Tx迈科烯为研究对象,从储能机制研究出发,旨在为高性能迈科烯的制备指明方向,推进其实际应用的前进步伐。得出的主要结论有:(1)利用基于溶液的纳米片自组装方法制备了 Ti3C2Tx迈科烯电极,该电极在不同的电解液中展现出不同的电化学性能。通过原位电化学拉曼表征发现迈科烯电极的电容储能机理依赖于电解液:在H2SO4电解液中,Ti3C2Tx迈科烯通过-O官能团参与的氧化还原反应赝电容形式来存储电荷,而在(NH4)2SO4与MgSO4中,阳离子NH4+或Mg2+仅仅是吸附于Ti3C2Tx的表面通过双电层电容形式来进行电荷的存储。此外,...

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 超级电容器概述
        1.1.1 超级电容器的发展
        1.1.2 超级电容器的储能机理
        1.1.3 超级电容器的种类以及电化学特征
    1.2 迈科烯在超级电容器应用中的研究现状
        1.2.1 迈科烯的制备
        1.2.2 迈科烯的结构与性质
        1.2.3 迈科烯的电容储能机理
        1.2.4 迈科烯基电极材料的研究
        1.2.5 迈科烯基电容器器件的应用研究
    1.3 本论文的研究思路和主要工作
第2章 自组装合成高性能Ti₃C₂T_x电极及其储能机制研究
    2.1 引言
    2.2 自组装合成具有高质量比容量的Ti₃C₂T_x迈科烯电极
        2.2.1 实验方法
        2.2.2 实验结果与讨论
    2.3 原位电化学拉曼光谱研究揭示Ti₃C₂T_x电容储能机理
        2.3.1 实验方法
        2.3.2 实验结果与讨论
    2.4 小结
第3章 从制备出发认识Ti₃C₂T_x结构、成分与电化学性能的关系
    3.1 引言
    3.2 不同刻蚀条件下合成Ti₃C₂T_x及其电化学性能表征
        3.2.1 实验方法
        3.2.2 实验结果与讨论
    3.3 不同刻蚀条件下合成的Ti₃C₂T_x的结构表征
        3.3.1 实验方法
        3.3.2 实验结果与讨论
    3.4 不同刻蚀条件下合成的Ti₃C₂T_x的表面化学成分与状态研究
        3.4.1 实验方法
        3.4.2 实验结果与讨论
    3.5 小结
第4章 从改性出发认识Ti₃C₂T_x结构、成分与电化学性能的关系
    4.1 引言
    4.2 不同调控方法处理后的Ti₃C₂T_x迈科烯的电化学性能表征
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 实验结果与讨论
    4.3 不同调控改性方法处理后的Ti₃C₂T_x迈科烯的结构表征
        4.3.1 实验方法
        4.3.2 实验结果与讨论
    4.4 不同调控方法处理后的Ti₃C₂T_x迈科烯的化学成分状态研究
        4.4.1 实验方法
        4.4.2 实验结果与讨论
    4.5 小结
第5章 Ti₃C₂T_x在超级电容器器件应用中的探索
    5.1 引言
    5.2 基于Ti₃C₂T_x的柔性线型对称型超级电容器的制备
        5.2.1 实验方法
        5.2.2 实验结果与讨论
    5.3 基于Ti₃C₂T_x的柔性平面型对称型超级电容器的制备
        5.3.1 实验方法
        5.3.2 实验结果与讨论
    5.4 基于Ti₃C₂T_x的非对称型超级电容器的制备
        5.4.1 实验方法
        5.4.2 实验结果与讨论
    5.5 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
作者简介



本文编号：3920137