Mg-Co双金属氧化物的合成与超电容性能研究开题报告

 2022-01-26 09:37:07

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

在环境问题日益严峻以及传统化石能源(如煤、石油、天然气等)日趋枯竭的今天,新型清洁能源的开发显得尤为迫切,超级电容器作为一种新型的储能元件,具有很多其独特的优点,使其吸引了越来越多的人来进行研究。超级电容器也被称为电化学电容器,是一种性能介于传统物理电容器和二次电池之间的新型储能器件。超级电容器具有很高的功率密度,以达到10kwkg-1,为二次电池的10到100倍,因此其瞬间输出功率非常可观。而且,超级电容器的循环寿命很长,可以达到10万次以上,耐用性非常好。除此之外,超级电容器的充放电时间也很短,可以达到几十秒,并且其工作的温度范围也非常广,一般可以达到-40至70℃的温度范围。基于以上优点,超级电容器自其被发现以来就受到了各个领域的重视,现在已被广泛应用于电动汽车、国防工业和电子工业等。当前人们对于超级电容器的研究重点主要集中在电极材料、电解液以及组装技术这三个方面,而其中对于电极材料的研究是最为重要的一个热点,并且现在已经陆续开发出了很多种性能优良的电极材料。超级电容器电极材料大致可以分为碳系列材料、过渡金属氧化物材料、导电聚合物以及这几种材料的复合材料这几大类。其中过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料,其储能机理是基于法拉第赝电容机理,因此,这一系列的电极材料所具有的比电容值往往要远大于基于双电层储能机理的碳系列材料,也正因为如此,这一系列的材料也是当前人们研究的热点。氧化物材料的赝超容性能首先是由其元素自身的性质所决定,其次是氧化物聚集态的影响。因此,我们准备将首先研究组成双金属氧化物的金属元素在其超电容过程所起的作用,以及不同元素对于双金属氧化物超电容性能的影响规律,进而根据双金属氧化物的性能特点,设计具有特殊结构的双金属氧化物复合材料。

参考文献

[1] (加)康维(conway,b e).电化学超级电容器 --科学原理及技术应用[m].北京:化学工业出版社,2005.

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2. 研究的基本内容和问题

研究的目标:

mg-co双金属氧化物的合成和超电容性能的研究

研究的内容:

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3. 研究的方法与方案

技术路线:(1)电极材料的制备:在不同反应时间下,水热法合成前驱体,通过煅烧不同的温度,得到多个样品,便于之后对电极性能研的研究比较。(2)电极性能研究:1、恒流充放电特性研究;2、循环性能测试。

实验方法:

(1) 电极材料的制备

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4. 研究创新点

在以往的超级电容器研究中,电极材料大致分为三类:碳系列材料、过渡金属氧化物材料、导电聚合物以及这几种材料的复合材料。在过渡金属氧化物中,一般对于RuO2MnO2、NiO的研究是比较普遍的,而本实验需要合成Mg-Co双金属氧化物作为超级电容器的电极材料,对其进行研究是一个创新点。

5. 研究计划与进展

2015.12.30-2016.01.06:搜集资料,整理文献,完成论文开题 。2016.03.01-2016.04.20:经预试验确定具体实验方案,完成实验内容,处理数据,得出结论。

2016.04.30-2016.05.30:撰写毕业论文,准备毕业论文答辩。

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