导读:本文包含了体积比电容论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:MXenes,多尺度结构,表面修饰,体积比电容
体积比电容论文文献综述
张雪峰[1]（2019）在《高体积比电容Ti_3C_2T_x电极材料制备及电化学行为》一文中研究指出MXenes作为一种新兴二维材料,因其独特的物理化学性能和高密度,使其作为超级电容器电极时表现出超高的体积比电容,为新能源汽车、便携式电子设备、以及柔性可穿戴设备等致密化储能应用提供了可能。随着产业和学术界对致密储能设备关注度的增加,对MXenes的电化学性能提出了更高要求,通过结构调控增强电化学性能为目前MXenes研究热点。本文针对MXene(Ti_3C_2T_x)微观组织结构的调控,设计并制备了具有优异体积比电容的Ti_3C_2T_x电极材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析测试手段对材料的物理化学性质进行了表征,并在叁电极和两电极体系下对材料的电化学行为进行评价。通过液氮快速冷却的冰晶为模板成功制备了叁维大孔结构的Ti_3C_2T_x电极。叁维大孔Ti_3C_2T_x薄膜由沿平行薄膜表面方向规则排列的大孔和相邻孔之间相互连接的Ti_3C_2T_x纳米壁构成,呈叁维网络结构,并使薄膜电极具有较高的柔性。Ti_3C_2T_x气凝胶由形状不规则的、具有更大孔径的大孔和略薄的孔壁构成。这些大孔结构通过二维Ti_3C_2T_x纳米片在快速冷却中的剧烈变形有效地防止了纳米片的堆积,分别将所制备的薄膜和气凝胶的比表面积极大地提升了5倍和22倍。这些大孔结构Ti_3C_2T_x电极通过增大双电层电容机制,有效地增强Ti_3C_2T_x电极的电化学性能。在3 M H_2SO_4电解液中及电流密度为1 A g~(-1)条件下,叁维大孔薄膜和气凝胶的体积比电容分别可达1355 F cm~(-3)和1293 F cm~(-3),均高于多数MXenes材料。基于叁维大孔薄膜组装的对称超级电容器器件表现出优异的体积能量密度,可达32.2 W h L~(-1),远高于多数MXenes、碳、聚合物和氧化物等材料。通过微观尺度上具有叁维“手风琴”结构的Ti_3C_2T_x纳米颗粒作为隔层粒子与少层Ti_3C_2T_x纳米片复合,制备了多尺度结构Ti_3C_2T_x电极。在多尺度结构中,Ti_3C_2T_x纳米颗粒均匀分布在相互连接的二维Ti_3C_2T_x纳米片之间,呈现典型的“叁明治”混合结构特征。纳米颗粒的引入在未改变二维纳米片的化学组成和层状结构的同时,可有效阻碍纳米片的堆积,保持较高的层间距,能为电解液离子的传输提供快速进出的通道。另外,纳米颗粒通过诱发二维纳米片褶皱并形成多孔结构,有效增大了比表面积,有助于增加表面活性位点。添加10%质量分数的Ti_3C_2T_x纳米颗粒后,使比表面积增大了约1.5倍。在1 M H_2SO_4电解液、1 A g~(-1)电流密度下,添加10 wt.%Ti_3C_2T_x纳米颗粒的多尺度结构Ti_3C_2T_x电极(Ti_3C_2T_x-10)的体积比容量可达1377 F cm~(-3),高于纯Ti_3C_2T_x电极以及之前报道的大多数MXenes材料,并表现出较高的倍率性能和优异循环稳定性。利用Ti_3C_2T_x-10电极在PVA/H_2SO_4电解质组装全固态对称超级电容器,体积能量密度可达17.4 Wh L~(-1)。通过碱化及随后的退火对Ti_3C_2T_x进行表面修饰制备了超高体积比电容Ti_3C_2T_x电极。组织结构分析发现,碱化退火处理可移除纳米片表面大量-F和-OH基团,将其转换为能够参与赝电容反应的=O基团,且处理后的自组装Ti_3C_2T_x电极保持高层间距的层状微观结构。同时,退火提高了Ti_3C_2T_x纳米片的晶体有序化程度,使电极的电导率升高,有利于充放电过程中电子在电极内的快速转移。在1M H_2SO_4电解液中,电流密度为1 A g~(-1)条件下,表面修饰Ti_3C_2T_x薄膜具有超高的体积比电容,电容值可达1805 F cm~(-3),处于目前报道的MXenes最高体积比电容行列。表面修饰Ti_3C_2T_x薄膜的厚度易于通过控制纳米片悬浊液的加载量进行调节。随着薄膜厚度的减小,体积比电容和电容保持率逐渐增加。基于表面修饰Ti_3C_2T_x电极组装的对称超级电容器表现出突出的体积能量密度,可达38.8 WhL~(-1)。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
樊志敏[2]（2019）在《多孔石墨烯及MXene基复合薄膜的构筑和体积比电容性能研究》一文中研究指出便携式电子设备已成为我们日常生活中不可或缺的消费品,显然这些设备中的小型化储能器件需要在尽可能小的空间内储存更多的能量,这就意味着重量比电容并不是最重要的评价参数指标,而是体积比电容性能。通常超级电容器电极优异的体积比电容性能需要其重量比电容和密度能同时达到较理想的值,但大多数电极的重量比电容和密度之间的关系是矛盾对立的,从而导致低的体积能量密度。本论文以具有丰富多孔结构的多孔石墨烯以及自身拥有高体积比电容性能的类石墨烯材料(MXene)作为基体,通过设计调控并优化多孔石墨烯与导电聚合物和MXene之间的构建方式,使制备出的电极材料具有紧凑的连贯孔隙结构,并致力于从纳米尺度上深入探究电极体积比电容性能参数的影响因素以及规律,同时揭示离子在电极材料中的传输机理。将氧化石墨烯、双氧水和吡咯采用简单的一步水热和机械压缩的方法制备出自支撑的多孔石墨烯/聚吡咯复合薄膜,通过控制双氧水和吡咯的用量来调节石墨烯表面纳米孔大小以及复合物层间的孔隙结构,进而实现了具有致密连贯孔结构的电极材料构筑。结果表明这种电极材料具有优异的体积比电容和倍率性。在此基础上,对多孔石墨烯水凝胶进行氮掺杂处理,诱导聚苯胺以纳米颗粒状的形式生长在多孔石墨烯表面,再通过机械压缩以及毛细收缩的处理过程,实现了兼具结构致密且孔通道为连贯互通网络的氮掺杂多孔石墨烯/聚苯胺薄膜的可控构建。结果表明这种电极材料的重量比电容和体积比电容分别可达730 F g~(-1)和1058 F cm~(-3),从而克服了在同一电极中不能同时实现优异重量比电容和体积比电容的缺点。利用水分子作为牺牲模板成功构筑出叁维结构的MXene气凝胶,研究了压缩强度对MXene气凝胶的孔隙结构、密度、电导率以及电化学性能的影响机制。此外,采用静电自组装的方法将Fe(OH)_3纳米粒子作为牺牲模板引入到MXene片层间,构筑出层间具有连贯互通孔结构且致密的MXene薄膜,重点研究了引入的孔隙结构以及热处理温度对电极材料体积比电容的影响。最终所构筑的电极材料体积比电容为1142 F cm~(-3),并且当电极负载量高达11.2 mg cm~(-2)时其体积比电容仍然能维持至749 F cm~(-3)。考虑到多孔氧化石墨烯和MXene表面所呈现出的负电性,特将两者混合均匀后用氢氧化钠进行改性处理,随后通过抽滤以及低温热处理就能得到改性MXene/多孔石墨烯复合薄膜。考察多孔石墨烯的嵌入以及用量对MXene层间孔隙结构和密度的影响机制,实现了具有超高体积比电容(1445 F cm~(-3))、优异倍率性以及高电极活性材料负载量为一体的电极材料可控构建。本论文所采用的设计思路以及构筑出的电极材料不仅仅只局限于超级电容器,而且广泛适用于其它需要高体积比电容性能的储能器件。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-03-01）
马文辉[3]（2018）在《具有高体积比电容的石墨烯膜的制备和性能研究》一文中研究指出电化学电容器(ECs),也称为超级电容器,与传统电容器相比,因其具有较长的循环寿命,较高的功率密度以及快速充放电的能力而受到人们极大的关注。依据储能原理,ECs可分为赝电容器(PCs)和双电层电容器(EDLCs),EDLCs比PCs具有更长的循环寿命。电极材料对ECs的性能起着关键性的作用,常用的EDLCs电极材料有石墨烯,活性炭,炭气凝胶和碳纳米管等。因理论比表面积大、热导率高、导电性好等特点,石墨烯是目前重要的EDLCs电极材料。虽然石墨烯具有较大的质量比电容,但低密度导致其体积比电容较小。本文以制备具有高体积比电容的石墨烯电极材料为目的,制备了具有不同形貌、不同密度的具有较高体积比电容的石墨烯膜电极材料,具体工作如下:(1)通过浓硫酸进一步处理热还原的石墨烯(rGO)膜得到具有高质量比电容(C_g),体积比电容(C_v)和循环稳定性的rGO膜电极材料。最佳条件下制得的rGO膜密度高达2.04 g cm~(-3)。在1 M H_2SO_4电解液中,用其组装电容器的C_g、C_v分别为242.3 F g~(-1)和494.3 F cm~(-3),同时该电极材料也表现出良好的循环稳定性(经10000圈循环后电容能够保留原来的90.2%)和速率性能。(2)以草酸为模板,将草酸与氧化石墨烯混合后冷冻干燥,压成膜,然后在草酸饱和溶液中进行水热还原,通过优化草酸含量及反应温度对材料性能的影响,制备出具有胶囊状形貌的石墨烯膜电极材料。最佳条件下制得的电极材料在1 M H_2SO_4电解液中,质量比电容在1 mV s~(-1)时达到234.9 F g~(-1),且在1 V s~(-1)时电容仍能保留最大值的63.9%。同时该电极材料也表现出非常好的循环稳定性,在200mV s~(-1)循环21000圈还能保留初始电容的91.2%。(3)以棉花为原料,先通过碳化、活化得到活性碳纤维(aCFC),然后将其与氧化石墨烯(GO)溶液混匀,经过抽滤得到aCFC/GO复合膜;再经过氢碘酸还原GO得到活化碳纤维/石墨烯(aCFC/G)柔性复合膜。研究表明,当KOH与CF质量比为4/1,在850℃活化1h制得aCFC具有最大的比电容。当aCFC与GO质量比为2/1时制得的复合膜aCFC/G具有多孔结构(比表面积为849.6 m~2 g~(-1),孔体积为0.61 mL g~(-1)),表现出最佳的电容性能。以6 M的KOH为电解液,在扫速为1mV s~(-1)时,两电极法测得其质量、面积、体积比电容分别为202 F g~(-1),374 mF cm~(-2)和116 F cm~(-3)。经过5000个循环后,组装的电容器仍能保留初始电容值的91.7%,表现出良好的循环稳定性。同时由该复合膜组装的固态电容器经反复弯曲后,仍表现出良好的电容性能。(本文来源于《山西大学》期刊2018-06-01）
叶江海,梁逵,崔翠微,刘勇刚,杨乐之[4]（2009）在《复合活化制备高体积比电容多孔炭》一文中研究指出能量密度是超级电容器的关键性能指标,而提高多孔炭的体积比电容是提高超级电容器能量密度的关键。本文介绍制备超级电容器用高体积比电容多孔炭的一种方法。(本文来源于《第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集》期刊2009-11-19）
叶江海,梁逵,崔翠微,刘勇刚,杨乐之[5]（2009）在《复合活化制备高体积比电容多孔炭》一文中研究指出能量密度是超级电容器的关键性能指标,而提高多孔炭的体积比电容是提高超级电容器能量密度的关键.该文介绍制备超级电容器用高体积比电容多孔炭的一种方法.(本文来源于《华南师范大学学报(自然科学版)》期刊2009年S1期）
杨乐之[6]（2009）在《高体积比电容多孔炭的制备与电容性能研究》一文中研究指出超级电容器是一种性能介于传统介质电容和二次电池之间的新型储能器件,它具有功率密度高、循环性寿命长、充放电速度快、无污染等优点,在航空航天、电子通讯、电动汽车、国防军事等领域具有广泛的用途。多孔炭是超级电容器的关键材料,能量密度是超级电容器的关键性能指标,而提高多孔炭的体积比电容是提高超级电容器能量密度的关键,目前多孔炭体积比电容一般在100F/cm3以下,我国“十一五863”计划相应指标为96F/cm3。本文以石油焦或碳化硅为原料,KOH或NaOH为活化剂,分别采用微波加热或电阻炉加热方式制备超级电容器用高体积比电容多孔炭。系统地研究了多孔炭的制备工艺对其微结构、电容特性的影响,探讨了相关活化成孔机理。主要研究内容如下:以KOH/NaOH复合活化剂、电阻炉加热方式、石油焦为原料,制备了超级电容器用多孔炭,并与KOH活化多孔炭进行了对比,发现活化剂的比例对多孔炭的电容性能具有较大影响。KOH/NaOH复合活化多孔炭振实密度可达0.50g/cm3,体积比电容为120F/cm3。KOH活化多孔炭的振实密度为0.34g/cm3,体积比电容为94F/cm3,与之相比,复合活化剂多孔炭具有更高的振实密度和体积比电容。以微波辐照方式、KOH/NaOH复合活化剂为活化剂、石油焦为原料,制备超级电容器用多孔炭,并与电阻炉法多孔炭进行了对比。加热方式、活化剂的比例等条件对多孔炭的电容性能具有较大影响。微波辐照制备的多孔炭振实密度为0.63g/cm3,体积比电容为169F/cm3;电阻炉法制备的多孔炭振实密度为0.50g/cm3,体积比电容为120F/cm3。与电阻炉法加热制备的多孔炭相比,微波辐照制备的多孔炭具有更高的振实密度、更高的体积比电容和更好的结晶性。以碳化硅为原料通过氯化去除碳化物中的非碳原子制备超级电容器用多孔炭。所制备的多孔炭,振实密度为0.65g/cm3,体积比电容为110F/ cm3,其粉末电阻率为1865μ?·m,明显低于常见石油焦基多孔炭。(本文来源于《湖南大学》期刊2009-05-01）
体积比电容论文开题报告
（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：
便携式电子设备已成为我们日常生活中不可或缺的消费品,显然这些设备中的小型化储能器件需要在尽可能小的空间内储存更多的能量,这就意味着重量比电容并不是最重要的评价参数指标,而是体积比电容性能。通常超级电容器电极优异的体积比电容性能需要其重量比电容和密度能同时达到较理想的值,但大多数电极的重量比电容和密度之间的关系是矛盾对立的,从而导致低的体积能量密度。本论文以具有丰富多孔结构的多孔石墨烯以及自身拥有高体积比电容性能的类石墨烯材料(MXene)作为基体,通过设计调控并优化多孔石墨烯与导电聚合物和MXene之间的构建方式,使制备出的电极材料具有紧凑的连贯孔隙结构,并致力于从纳米尺度上深入探究电极体积比电容性能参数的影响因素以及规律,同时揭示离子在电极材料中的传输机理。将氧化石墨烯、双氧水和吡咯采用简单的一步水热和机械压缩的方法制备出自支撑的多孔石墨烯/聚吡咯复合薄膜,通过控制双氧水和吡咯的用量来调节石墨烯表面纳米孔大小以及复合物层间的孔隙结构,进而实现了具有致密连贯孔结构的电极材料构筑。结果表明这种电极材料具有优异的体积比电容和倍率性。在此基础上,对多孔石墨烯水凝胶进行氮掺杂处理,诱导聚苯胺以纳米颗粒状的形式生长在多孔石墨烯表面,再通过机械压缩以及毛细收缩的处理过程,实现了兼具结构致密且孔通道为连贯互通网络的氮掺杂多孔石墨烯/聚苯胺薄膜的可控构建。结果表明这种电极材料的重量比电容和体积比电容分别可达730 F g~(-1)和1058 F cm~(-3),从而克服了在同一电极中不能同时实现优异重量比电容和体积比电容的缺点。利用水分子作为牺牲模板成功构筑出叁维结构的MXene气凝胶,研究了压缩强度对MXene气凝胶的孔隙结构、密度、电导率以及电化学性能的影响机制。此外,采用静电自组装的方法将Fe(OH)_3纳米粒子作为牺牲模板引入到MXene片层间,构筑出层间具有连贯互通孔结构且致密的MXene薄膜,重点研究了引入的孔隙结构以及热处理温度对电极材料体积比电容的影响。最终所构筑的电极材料体积比电容为1142 F cm~(-3),并且当电极负载量高达11.2 mg cm~(-2)时其体积比电容仍然能维持至749 F cm~(-3)。考虑到多孔氧化石墨烯和MXene表面所呈现出的负电性,特将两者混合均匀后用氢氧化钠进行改性处理,随后通过抽滤以及低温热处理就能得到改性MXene/多孔石墨烯复合薄膜。考察多孔石墨烯的嵌入以及用量对MXene层间孔隙结构和密度的影响机制,实现了具有超高体积比电容(1445 F cm~(-3))、优异倍率性以及高电极活性材料负载量为一体的电极材料可控构建。本论文所采用的设计思路以及构筑出的电极材料不仅仅只局限于超级电容器,而且广泛适用于其它需要高体积比电容性能的储能器件。
（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。
体积比电容论文参考文献
[1].张雪峰.高体积比电容Ti_3C_2T_x电极材料制备及电化学行为[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].樊志敏.多孔石墨烯及MXene基复合薄膜的构筑和体积比电容性能研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].马文辉.具有高体积比电容的石墨烯膜的制备和性能研究[D].山西大学.2018
[4].叶江海,梁逵,崔翠微,刘勇刚,杨乐之.复合活化制备高体积比电容多孔炭[C].第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集.2009
[5].叶江海,梁逵,崔翠微,刘勇刚,杨乐之.复合活化制备高体积比电容多孔炭[J].华南师范大学学报(自然科学版).2009
[6].杨乐之.高体积比电容多孔炭的制备与电容性能研究[D].湖南大学.2009