金属酞菁化合物的制备及其在超级电容器中的应用

摘要

超级电容器是一种很有前景的电化学储能元件，具有功率密度高、循环稳定性好、快速充放电等优点。作为超级电容器的重要组成部分，电极材料对其性能影响很大，受到很多的学者的重视。金属氧化物的更是成为研究的焦点。但是单纯的金属氧化物作为电极材料，循环稳定性较差。为了提高循环稳定性以及进一步提高比容量，本论文引进酞菁与金属氧化物钴酸镍以及金属盐碳酸钴复合。因为酞菁结构稳定且含18个π电子，可以提高复合材料的稳定性和导电性。具体工作及结论如下：
　　(1)通过溶剂热法及煅烧法联合制备出MPc/NiCo2O4复合材料。通过分析可知，复合材料的形貌和电化学性能受实验条件的影响，主要影响因素为溶剂比例、晶化时间、晶化温度及BPh含量。当溶剂比（水和乙二醇的比例）为2:3，晶化温度200℃，晶化时间5h，BPh含量为16.6％时，复合材料的形貌为由竹节状的纳米棒堆叠交错形成的网状微球，有利于其电化学性能的发挥，为最优条件。在最优条件下，MPc/NiCo2O4的比容量达725F/g，3000循环后，容量保持率高达95.2%。
　　(2)通过溶剂热法晶化和低温煅烧两步成功制备出了MPc/CoCO3复合材料。通过分析可知，实验条件（溶剂比例、晶化时间和BPh含量）对MPc/CoCO3复合材料的形貌及电化学性能有很大影响。乙二醇和水的比例为3:2，晶化温度为200℃，BPh加入量为16.6%为最优实验条件。在此条件下制备的MPc/CoCO3复合材料的基本形貌为由竹节状的纳米棒互相交错形成的粒径约为6-8um的网状微球，且具有最优的电化学性能，电流密度为0.5A/g时，其比容量为469F/g，2000循环以后，容量保持率在80%左右。
　　(3)采用电化学性能较好的MPc/Ni2Co2O4复合材料为正极材料，商业活性炭为负极材料，制作非对称超级电容器，并测试其电化学性能。通过分析可得以下结论：非对称超级电容器在2M KOH中的电压窗口最大，最大电压窗口为0-1.4V，此时，在0.5A/g电流密度下测得的最大比容量为83.2F/g；非对称超级电容器不适合大电流流充放电，CV图形变较大，且比容量下降幅度较大，4A/g时测得的比容量为54.28F/g，占最大比容量的65.2%；非对称超级电容器具有较好的循环稳定性，5000循环充放电后比容量的保持率在84.2%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 超级电容器的概述

1.2 金属酞菁化合物概述

1.3选题依据及主要工作

第二章 实验内容

2.2 材料的形貌结构表征手段

2.3 材料的电化学性能测试手段

2.4 本章小结

第三章 金属酞菁/钴酸镍复合材料的制备及其电化学性能研究

3.2 金属酞菁/钴酸镍复合材料的形貌结构表征

3.3 金属酞菁/钴酸镍复合材料的电化学性能

3.4 本章小结

第四章 金属酞菁/碳酸钴复合材料的制备及其电化学性能研究

4.2 金属酞菁/碳酸钴复合材料的形貌结构表征

4.3 金属酞菁/碳酸钴复合材料的电化学性能

4.4本章小结

第五章 MPc/NiCo2O4复合材料在非对称超级电容器中的应用

5.2 非对称超级电容器的组装

5.3 电化学性能测试

5.4本章小结

第六章 结论及展望

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的成果