电化学精密调控电活性膜材料结构及其应用

发布时间：2025-06-20 06:00

　　随着世界范围内对于能源存储方式的不断革新,新的能源存储设备也得到了快速的发展,例如全固态超级电容器,锂电池等。电极材料作为储能设备的重要组成部分,它的发展受到了研究者的广泛关注。为了保证电极材料具备高能量、高功率密度、输出稳定性好等优势,控制材料结构至关重要,首先需要在分子尺度控制其结构,使其表面形貌均匀并具有良好的离子传输通道以及较大的比表面积。材料的结构与其制备方法息息相关,优化电极材料结构及表面形貌,改善电极材料的均匀程度,减少电极材料缺陷对于提升电极材料的电活性起到至关重要的作用。目前控制材料形貌的手段有很多主要包括模板法、界面聚合法、电化学方法等,本论文工作重点集中在利用不同的电化学方法控制电极表面材料形貌以实现电活性膜在各个领域的应用,具体工作如下:(1)采用了三步恒电流方法,在不锈钢丝网表面制备出长度400 nm,直径约为30 nm的珊瑚绒状聚苯胺(PANI)纳米阵列,利用该电极组装了全固态对称电容器,并成功点亮了市售的2.5V LED。通过量化计算的手段研究线状纳米阵列的形成主要依赖C1O4-体系中,C1O4-离子的支撑作用。实验结果表明,导电聚合物形貌为线状纳米阵列时的...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 金属有机框架MOFs材料
        1.1.1 MOFs膜材料制备工艺
        1.1.2 MOFs性质及应用
    1.2 导电聚合物
        1.2.1 导电聚合物制备方法
        1.2.2 导电聚合物的性质及应用
    1.3 基于MOFs材料的有机无机杂化膜
        1.3.1 MOFs/导电聚合物复合材料制备的复合机理
        1.3.2 MOFs/导电聚合物复合材料
    1.4 电控离子交换技术
        1.4.1 ESIX技术的机理
        1.4.2 电控离子交换技术的特点
        1.4.3 电控离子交换技术的应用范围
    1.5 论文的研究及方案
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 分析测试方法
        2.2.1 电化学石英晶体微天平(EQCM)
        2.2.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.3 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)
        2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.5 原子分光光度计(AAS)
第三章 电化学制备珊瑚绒状PANI纳米阵列用于全固态超级电容器的性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 PANI纳米阵列电极的制备
        3.2.2 PANI膜电极的组装
        3.2.3 PANI膜电极的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PANI膜电极的形貌及分子结构
        3.3.2 纳米阵列的形成机理
        3.3.3 PANI膜电极的弯曲性能
        3.3.4 PANI膜电极的稳定性测试
        3.3.5 PANI膜电极的电活性表征
        3.3.6 全固态PANI膜超级电容器的弯曲性能
        3.3.7 全固态PANI膜电极的循环稳定性
    3.4 结论
第四章 单极脉冲法制备微米尺度六棱柱形貌的HKUST-1薄膜
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 铜网的预处理和清洗
        4.2.2 HKUST-1薄膜的制备
        4.2.3 HKUST-1薄膜的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 HKUST-1薄膜的形貌以及稳定性
        4.3.2 HKUST-1薄膜的红外分析
        4.3.3 HKUST-1薄膜晶体结构分析
        4.3.4 HKUST-1薄膜脱水后结构分析
        4.3.5 HKUST-1薄膜的稳定性
        4.3.6 HKUST-1薄膜的电活性测试
    4.4 结论
第五章 电化学制备MOFs/PPy杂化膜分离低浓度Li⁺离子
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 不锈钢丝网(SSWM)的预处理
        5.2.2 HKUST-1/PPy复合膜的制备
        5.2.3 HKUST-1/PPy复合膜的表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 HKUST-1/PPy复合膜的电制备
        5.3.2. HKUST-1/PPy复合膜FT-IR分析
        5.3.3. HKUST-1/PPy复合膜XRD分析
        5.3.4. HKUST-1/PPy复合膜生长过程
        5.3.5. HKUST-1/PPy复合膜的电活性测试
        5.3.6. HKUST-1/PPy复合膜的离子吸附性能
    5.4 结论
第六章 结论、创新点及展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
硕士阶段发表的学术论文



本文编号：4051532