中空微納米纖維的靜電紡絲法制備及清潔能源方面應(yīng)用

【摘要】：本文利用自組裝靜電紡絲技術(shù),以聚乙烯毗咯烷酮(PVP)作為模板,以相應(yīng)的無機(jī)鹽為前軀體,制備出了CuFe2O4、V2O5以及VN等無機(jī)中空納米纖維。本文采用了場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)以及熱重-失重(TG/DTA)等測試對納米纖維進(jìn)行了表征,并且對其電化學(xué)性能進(jìn)行了初步的研究。 首先,利用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合高溫退火技術(shù),我們制備出了CuFe2O4中空納米纖維,其具有很好的鐵磁性以及電化學(xué)性能。從結(jié)果上可知,隨著退火溫度的升高納米顆粒尺寸逐漸增加將導(dǎo)致CuFe2O4中空纖維的Ms與Mr的增加。與此同時,由于CuFe2O4納米顆粒從單磁疇向多磁疇轉(zhuǎn)變,因此使得的CuFe2O4納米顆粒的H。先增加后減小。這標(biāo)志著CuFe2O4中空納米纖維具有很好的磁學(xué)性能。此外,CuFe2O4中空納米纖維的電化學(xué)性能顯示了典型的贗電容并且比電容隨著放電電流密度的增加而減小。CuFe2O4電極在不同電流密度(0.5A/g,1.0A/g,1.5A/g和2.0A/g)下的比電容分別為28F/g,24F/g,20F/g and17F/g. 其次,利用靜電紡絲技術(shù),以PVP為模板制備出了V205中空納米纖維。然后,以V2O5中空納米纖維作為模板,在氨氣氣氛中不同的溫度下進(jìn)行高溫退火,得到了多孔的VN中空納米纖維。我們研究了VN中空纖維的晶體結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能。結(jié)果顯示,中空纖維的相結(jié)構(gòu)屬于立方結(jié)構(gòu),并且中空纖維的管壁由許多納米顆粒組成并顯示了多孔的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在2MKOH電解液中電流密度為1A/g時,VN中空纖維的最大比電容可以達(dá)到115F/g,并且在超級電容器方面具有潛在的應(yīng)用。與此同時,VN中空纖維的電容消退的原因也在本文中被討論,并且電容消退與在循環(huán)過程中出現(xiàn)的V2O5的糟糕的導(dǎo)電性有關(guān)。 【關(guān)鍵詞】：靜電紡絲 CuFe_2O_4 V_2O_5 VN 中空纖維 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ340.64
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 納米材料12-14
• 1.1.1 納米材料的概念12
• 1.1.2 一維納米材料的基本性質(zhì)及應(yīng)用前景12-14
• 1.2 一維納米材料的制備14-16
• 1.2.1 氣體-固體生長法14
• 1.2.2 氣相-液相-固相生長法14-15
• 1.2.3 溶液-液體-固體生長法15
• 1.2.4 溶膠-凝膠法15
• 1.2.5 模板法15-16
• 1.2.6 水熱法16
• 1.2.7 超聲化學(xué)法16
• 1.2.8 融鹽法16
• 1.3 靜電紡絲基本原理16-24
• 1.3.1 靜電紡絲過程中的影響因素17-20
• 1.3.2 靜電紡絲納米纖維的應(yīng)用20-23
• 1.3.3 靜電紡絲技術(shù)制備中空纖維的研究進(jìn)展23-24
• 1.4 納米材料在超級電容器中的應(yīng)用24-25
• 1.5 選題意義和研究內(nèi)容25-27
• 第2章 實驗部分27-31
• 2.1 實驗用化學(xué)藥品27
• 2.2 實驗設(shè)備及主要儀器27
• 2.3 表征方法27-28
• 2.4 電化學(xué)測試28-31
• 2.4.1 電極的制備28-29
• 2.4.2 電化學(xué)性能測試29-31
• 第3章 CuFe_2O_4中空納米纖維的制備及其表征31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 CuFe204中空納米纖維的制備31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-39
• 3.3.1 熱重(TG-DTA)分析32-33
• 3.3.2 X射線衍射(XRD)分析33-34
• 3.3.3 紅外光譜(FTIR spectra)分析34-35
• 3.3.4 場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)分析35-36
• 3.3.5 透射電鏡(TEM)分析36
• 3.3.6 CuFe_2O_4中空纖維的形成機(jī)理36-37
• 3.3.7 磁性性能研究37-38
• 3.3.8 電化學(xué)性能測試38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 多孔VN中空纖維的制備及其電化學(xué)性能研究41-54
• 4.1 引言41-42
• 4.2 實驗部分42
• 4.3 實驗結(jié)果與討論42-53
• 4.3.1 對V_2O_5的結(jié)構(gòu)表征42-43
• 4.3.2 對VN的表征43-46
• 4.3.3 V_2O_5以及VN中空纖維的形成機(jī)理46-48
• 4.3.4 電化學(xué)性能測試48-51
• 4.3.5 對循環(huán)后的VN-600電極的電容消退機(jī)理分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-65
• 致謝65-66
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄66

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