分子筛的结构对其复合材料超级电容性能的影响
Project Number50602020
孔令斌
Abstract本项目采用直接晶化法合成NaY分子筛,然后改性生成USY分子筛。用改性后的分子筛为模板,利用液相共沉淀方法合成Ni(OH)2/USY和Co(OH)2/USY复合超级电容器电极材料。对所制备的分子筛基复合材料的形貌和结构进行表征,并对其超级电容性能进行了系统的研究。结果表明,电活性材料能在分子筛外表面生长,形成疏松堆积的多孔纳米材料。这种独特的多孔结构不仅提供了活性离子快速进出电极表面的通道,而且可以使活性离子扩散到电极的体相,充分利用电极材料的电活性位,发生氧化还原反应,从而能大大提高材料的比容量。Ni(OH)2质量分数为64.5%的复合材料所对应的纯Ni(OH)2的比容量最高,高达2896F/g。另外,本项目还以NiCl2、CoCl2和氨水为原料,采用简单化学沉淀法制备了用于超级电容器的纯金属氧化物及其复合材料,系统研究了材料的结构、充放电机理和放电电流密度对材料比容量的影响。最后,又用金属氧化物和活性碳组装成了具有高能量密度和功率密度的混合超级电容器。本研究表明具有有效介孔孔径分布和大比表面积的金属氧化物及其复合材料具有良好的超级电容性能。
【英文摘要】Inthiswork,theNaYmolecularsievewashydrothermallysynthesizedbyadirectcrystallizationprocess,thentransformedtoultra-stableY(USY)zeolite.TheNi(OH)2/USYandCo(OH)2/USYcompositesweresynthesizedbyaliquid-precipitationmethod,whichusedtheUSYasthetemplate.Themicrostructures,morphologiesandelectrochemicalcapacitancecharacteristicsofthesecompositematerialsweresystemicallyinvestigated.Theresultsshowthatthecompoundhasalooselypackedmicrostructureinthenanometerscale.Thisspecialmicrostructurecanaccommodatetheelectroactivespeciesnotonlyonthesurfacebutalsointhesolidbulk,whichisveryhelpfulformakingfulluseoftheelectroactivesitestotakeplacethefaradicreaction,andcontributetotheincreaseofthespecificcapacitanceofthematerial.ThecompositeofNi(OH)2/USY(64.5wt%loadingNi(OH)2)showsthespecificcapacitanceof1800F/g,or2896F/gaftercorrectingfortheweightpercentageoftheCo(OH)2phase.PuremetaloxideanditscompositeswerealsosynthesizedbyafacilechemicalprecipitationreactionfromNiCl2,CoCl2andNH3H2O.Theeffectofmaterialmorphologies,dischargingmechanismanddischargingcurrentontheelectrochemicalcapacitancecharacteristicshasalsobeensystemicallyexplored.Finally,asymmetricsupercapacitorswithhighenergyandpowerdensityhavebeenconstructedwithmetaloxideandactivatedcarbon.Thisstudyshowsthatthesuperiorcapacitivepropertiesofthemetaloxidematerialsaremainlyattributedtotheeffectivedistributionsoftheporesizeandhighspecificsurfacearea.
【结题摘要】本项目采用直接晶化法合成NaY分子筛,然后改性生成USY分子筛。用改性后的分子筛为模板,利用液相共沉淀方法合成Ni(OH)2/USY和Co(OH)2/USY复合超级电容器电极材料。对所制备的分子筛基复合材料的形貌和结构进行表征,并对其超级电容性能进行了系统的研究。结果表明,电活性材料能在分子筛外表面生长,形成疏松堆积的多孔纳米材料。这种独特的多孔结构不仅提供了活性离子快速进出电极表面的通道,而且可以使活性离子扩散到电极的体相,充分利用电极材料的电活性位,发生氧化还原反应,从而能大大提高材料的比容量。Ni(OH)2质量分数为64.5%的复合材料所对应的纯Ni(OH)2的比容量最高,高达2896F/g。另外,本项目还以NiCl2、CoCl2和氨水为原料,采用简单化学沉淀法制备了用于超级电容器的纯金属氧化物及其复合材料,系统研究了材料的结构、充放电机理和放电电流密度对材料比容量的影响。最后,又用金属氧化物和活性碳组装成了具有高能量密度和功率密度的混合超级电容器。本研究表明具有有效介孔孔径分布和大比表面积的金属氧化物及其复合材料具有良好的超级电容性能。
Subtype青年科学基金项目
Project Source国家自然科学基金
2007
End Date2009-12-31
MOST Discipline Catalogue1002 - 无机非金属材料 ; 10 - 材料科学
Host Institution兰州理工大学
Project Funding250000.0
CountryCN
Language中文
Document Type项目
Identifierhttp://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64985
Collection材料科学与工程学院
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GB/T 7714
孔令斌.分子筛的结构对其复合材料超级电容性能的影响.2007.
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