过渡金属硫化物/石墨烯复合材料作为超级电容器电极材料的研究开题报告
2020-04-23 19:39:13
1. 研究目的与意义(文献综述)
自第一次工业革命以来,支撑着人类文明高速发展的一直是以石油、煤炭和天然气为主的化石能源,可以说,人类目前的现代文明是建立在化石能源的基础上的。然而近年来,随着人类对能源需求的日益扩大和化石能源的不断减少,能源危机日益凸显。而化石能源的燃烧也产生了一系列的负面影响,包括全球变暖,环境污染等问题。
在这个背景下,人们发现,寻找可以替代化石能源的,环境友好的,且能够再生的“新能源”变得越来越重要。而各国也在这个领域持续投入了大量的人力物力。新能源领域,在广义的分类下,包括太阳能、风能、核能、潮汐能、水电能等。而要想有效的利用这些新能源,发展新型的储能和转化设备是必不可少的。
当前在许多重要的应用领域,蓄电池、燃料电池和超级电容器被认为是最为高效和实用的电化学能量转换和存储技术之一。特别是超级电容器,一种介于传统电介质电容器(高功率输出)和蓄电池/燃料电池(高能量存储)之间的储能器件,具有寿命长、循环成本低、可逆性好、充放电速度快、内阻低、循环效率及输出功率大等特点,使它既可作为一种很好的补充电源,也可在许多大功率动力装置(如电动汽车、起重机等)上得到很好的应用。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:用hummers方法制备氧化石墨烯;以硫化铁和硫化镍为前驱体通过水解法制备氢氧化铁镍与石墨烯的复合材料(feni-ldh/rgo);然后在硫粉存在的条件下,热处理得到电极材料硫化铁镍与石墨烯的复合物(fenis/rgo)。
材料表征:采用x射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱、n2吸附-脱附等方法和手段对材料的组成、形貌、结构和性质等进行表征。
3. 研究计划与安排
第1-3 周:确定最终的实验方案。针对最终方案,再次进行资料收集和整理工作。完成开题报告和与选题相关的英文文献翻译。
第4-7 周:采用水热法制备feni ldh/rgo样品,通过在硫粉存在的条件下进行热处理得到fenis/rgo电极材料。
第8-11周:对所制备的fenis/rgo电极材料进行电化学测试,并且采用x射线衍射、扫描电镜、透射电镜、n2吸附-脱附等方法和手段对材料的组成、形貌、结构和性质等进行表征。
4. 参考文献(12篇以上)
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y. dai, h. jiang, y. hu, y. fu, c. li, controlled synthesis of ultrathin hollow mesoporous carbon nanospheres for supercapacitor applications, ind. eng. chem. res. 53 (2014) 3125-3130.
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y. lu, y. huang, m. zhang, y. chen, nitrogen-doped graphene materials for supercapacitor applications, j. nanosci. nanotechnol. 14 (2014) 1134-1144.
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