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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
课题意义以及应用前景:
超级电容器是一种新型的储能器件,具有功率密度高、快速充放电和循环稳定性高等优点,在新能源汽车、航空航天、电子设备、军事装备领域等方面都有很大的作用。然而,能量密度较低限制了超级电容器的实际应用,而电极材料和电解液是影响超级电容器电化学性能的两个重要因素。因此,对优异电容性能电极材料的开发是超级电容器研究领域中极为重要的课题。
总的来说,超级电容器根据其储能机理可以分为双电层电容和赝电容两类。双电层电容主要利用活性电极与电解液发生法拉第氧化还原反应从而达到储能的目的。因此赝电容的电极材料主要是金属氧化物及其氢氧化物、导电高分子和一些含氮、氧基团的化合物。众所周知,赝电容的性能一般要高于双电层电容,因为赝电容在发生过氧化还原反应的过程中可以储存更多的电量,由此可以获得一个更高的比电容。在所研究的赝电容电极材料中,过渡金属的氧化态多(变价多)有利于电子的运输,因此,提出用简便的水热法镍基配位化合物应用在超级电容器中,利用过渡金属镍的特性来制备性能好、高比电容和孔隙率的电极材料。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:
本课题拟合成具有不同形貌结构的金属配合物纳米材料,着重考察产物的比电容值和循环稳定性能,通过调控配体种类以及浓度及金属离子比例来提高金属电极材料的性能,为制备多孔形貌可控的金属配合物电极材料提供一种新方法。
3. 研究的方法与方案
研究方法:
本实验拟选择2,6-萘二羧酸等六种配体为反应试剂及反应原料,与ni离子配合生成配合物,通过调整反应参数,探究该类配体与ni离子的组装规律与组装化学,合成具有不同结构的金属纳米材料;利用合成得到的配合物纳米材料,化学转换合成出形貌、大小可控的金属配合物材料,深入研究形貌、大小、孔径以及金属配合物材料电化学电容器性能的影响,建立构-效关系;同时对金属氧化物电极材料的电子转移及离子传输的作用分工、相互间的协同效应进行系统的实验论证和研究,建立合理的工作机理模型。具体研究方法如下:
(1)ni-金属配合物粒子的合成:
4. 研究创新点
特色或创新之处:
(1)采取乙酸镍进行金属配合物材料的制备,利用其过渡金属的特性,能够有效发挥其价态多,有利于电子传输的特性,能够有效提升电容器电子传输性能。
(2)在使用配体对金属配合物材料进行探索时,六种不同配体可以多方面全角度地最大的发挥金属离子的性能,根据不同种配体对金属离子的配位情况以及金属配合物材料的性能,对配体进行筛选。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展:
(1)2018.12.15-2018.12.31前期进行收集资料,查阅国内外相关文献10篇以上;
(2)2019.03.01-2019.03.12与指导老师进行沟通,确定预期实验方案,完成论文开题;
