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《浙江工业大学》 2019年
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模板法制备分级结构纳米材料及其超级电容器应用研究

叶绍凤  
【摘要】:为满足现代电动设备(如电动汽车、移动电源等)的需要,高性能储能器件是当前下的研究热点,如何实现储能器件的长循环性能、高能量密度及高功率密度是当前急需解决的问题。电极材料是决定能量存储器件性能的关键因素,结构或组分单一的材料在单独作为电极材料使用时,通常不能表现出较好的电化学储能性能。因此,通过合理设计电极材料的结构或组分,制备具有多组分协同效应的分级结构纳米材料,是改善电极材料电化学储能性能的有效途径之一。模板法能有效地制备组分、结构多样化的纳米材料,具有简单、可控的特点。金属盐作为一种常用的制备电极材料的模板,可以直接或间接地影响所制备材料的成核生长过程,从而得到结构多样化的纳米材料。此外,金属盐可以通过简单的水洗去除后再回收利用。但是,当前基于盐模板制备分级结构储能电极材料的研究,仍然存在以下问题:(1)结构难可控;(2)制备成本高;(3)制备过程繁琐。本论文基于上述分级结构纳米材料在超级电容器的实际应用中存在的问题,开展了模板法制备分级结构纳米材料及其超级电容器应用的研究,探索了如何基于盐模板实现结构可控、方法简单、低成本的分级结构储能电极材料的制备技术,具体内容如下:(1)基于分级结构纳米材料难可控制备的现有问题,我们选择了泡沫镍和氯化镍金属盐为研究对象,开展了关于模板法可控制备二维MOF的研究,重点分析了MOF合成溶液浓度对三维石墨烯/二维镍钴前驱体/二维MOF复合材料形貌及结构的影响,实现了三维石墨烯/二维镍钴前驱体/二维MOF复合材料在结构方面的可控制备。(2)基于分级结构纳米材料制备成本高的问题,我们选择了蔗糖和氯化镍为研究对象,开展了关于多孔碳材料如何低成本制备的研究,重点分析了蔗糖与氯化镍的比例对多孔碳材料结构形貌的影响,实现了多孔碳材料的低成本制备。(3)基于分级结构纳米材料如何高效制备的问题,我们选择了硝酸钾、ZIF-67为研究对象,开展了关于二维MOF如何高效制备问题的研究,重点分析了硝酸钾的存在、反应后处理过程中离心分离次数等因素对ZIF-67结构形貌的影响,实现了分级结构二维片状ZIF-67组装体的高效制备。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB383.1;TM53

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