| 题名 | 基于氮化钒/碳电极材料的制备及其电容特性研究 |
| 作者 | 吴亚鸽 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 冉奋 |
| 关键词 | 超级电容器 氮化钒 静电纺丝 相转化 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 采用聚合物作为碳前驱体,引入不同的钒源,通过静电纺丝和液-液相转化的方法制备了形貌不同的氮化钒/碳复合电极材料,并应用于超级电容器。（1）首先,以V2O5凝胶和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）机械搅拌制得纺丝液,依次通过静电纺丝法及在NH3:N2=3:2混合气氛中热处理等工艺制备了电化学性能良好的微孔氮掺杂的氮化钒量子点/碳纳米纤维电极材料（VNQD/CNFs）。研究结果表明,制备的VNQD/CNFs直径约为200 nm,热处理工艺和温度对材料结构和电化学性能有较大影响。VNQD/CNFs在6 mol/L的KOH水系电解液中表现出优异的电化学性能,电位窗口为-0.2-1.2 V,电流密度为0.5 A/g时的比容量高达406.5 F/g。（2）其次,以聚丙烯腈（PAN）为碳前驱体,分别通过液-液相转化法和溶剂蒸发法制备了非对称碳膜（ACMs）和对称碳膜（SCMs）。研究结果表明,非对称碳膜具有不对称的三维纳米多孔结构,可以缩短充放电过程的离子扩散通道,更有助于离子传输。同时,将聚乙二醇（PEG）引入铸膜液中以期调节非对称膜的孔径分布增大其比表面积。当PEG的质量百分比为10%时,非对称碳膜显示出最高的比表面积和合适的分级多孔结构。在-1.0到0 V的电位窗口下,电流密度为0.5 A/g时,ACMs的比容量达到了246.5 F/g。（3）在之前探究的基础上,将乙酰丙酮氧钒引入到PAN基体中,并通过添加剂PEG、嵌段共聚物（PAN-b-PMMA-b-PAN）实现氮化钒纳米颗粒均匀分布在分级多孔碳膜的互穿网络结构中,并在材料表面构建了亲水性基团。电化学测试表明,在6 mol/L的KOH溶液中,电位窗口为-1.2-0 V时,VN/C-M在0.5 A/g时比容量高达392.0 F/g,且具有良好的倍率性能。进一步将VN/C-M与正极材料Ni（OH）2组装成非对称超级电容器,其功率密度在800-4000W/kg之间时能量密度可以达到43.0-32.3 Wh/kg。在2.0 A/g的电流密度下经8000次循环后,器件的比容量保持率为82.6%,证明其有良好循环稳定性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 68 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93626]  |
| 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 | 吴亚鸽. 基于氮化钒/碳电极材料的制备及其电容特性研究[D]. 2018. |
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