氧化铜（镍）纳米线阵列的电化学储能性质研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在当今社会，人类的发展已经离不开能源技术，然而，煤、石油、天然气等非再生资源早己满足不了人们的日常生活，因此新能源的开发及应用己成为当今社会共同关心的话题，也是我国经济发展的重要战略导向。目前，常见的储能设备中，主要包括一次电池和二次电池，虽然这些电池具有较高的能量密度，但他们的功率密度不高，而且由于长时间放电常常能导致电池内部发热升温，降低了电池的使用寿命。因此超级电容器和燃料电池逐渐登上了历史的舞台，成为能源界科研人士攻克的主要目标^[3]。

超级电容器作为一种新型储能器件受到越来越多的关注，与传统电容器相比，超级电容器具有更高的能量密度与比电容，功率密度与循环寿命也比传统化学电池高，超级电容器具有广阔的应用前景 ^[8] 。超级电容器的储能机理有两种，建立在电极/电解液界面双电层基础上的双电层电容和建立在电极/电解液界面发生的高度可逆快速氧化还原反应基础上的赝电容。用作双电层电容的主要是碳类材料，如活性炭、碳纳米管、乙炔黑等，而赝电容材料一般是过渡金属氧化物^[1，8]。

基于金属氧化物及其复合氧化物电极材料的赝电容器的储能原理主要基于准电容原理，即:使电活性物质在电极表面或体相中的二维或准二维空间上进行欠电位沉积，发生高度的化学吸附/脱附或氧化/还原反应。以此来提供电容^[2]。由于赝电容不仅在电极表面，而且可在整个电极内部产生，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下，赝电容可以是双电层电容量的10-100倍^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

①制备前驱体(Ni, Cu)₂(OH)₂CO₃

②制备(Cu, Ni)O

③测试所制备样品的产品表征

④对样品进行电化学测试

（2）技术方案

A，样品制备：Cu,Ni摩尔比为1:1

①0.246 g CuCl₂ 2H₂O, 0.343 gNiCl₂ 6H₂O和0.7g的尿素充分溶解在80ml的蒸馏水中，在不锈钢反应釜中反应，用碳布收集后，在120°C中放置24h。即水热反应24h，未退火。记为样品1

②0.246 g CuCl₂ 2H₂O, 0.343 gNiCl₂ 6H₂O和0.7g的尿素充分溶解在80ml的蒸馏水中，在不锈钢反应釜中反应，用碳布收集后，在120°C中放置24h。进一步在350°C中退火2h。即水热反应24h，已退火。记为样品2

③0.246 g CuCl₂ 2H₂O, 0.343 gNiCl₂ 6H₂O和0.7g的尿素充分溶解在80ml的蒸馏水中，在不锈钢反应釜中反应，用碳布收集后，在120°C中放置34h，进一步在350°C中退火2h。即水热反应34h，已退火。记为样品3

B，产品表征：

电极产品的表征是使用扫描电镜(JSM-6700F)，透射电镜(JEM-2010FEF)，X射线衍射仪( Bruker D-8 Avance)，光电子能谱分析（热电子，VG ESCALAB 250光谱仪）。

孔径分布的测量是通过微粒分析仪（增大表面积和孔隙度测定系统）的孔径分布解吸法完成的，活性材料的质量用梅特勒托利多AX/MX/UMX微型天平（量程：5.1g，分度值：0.001mg）测量。

C，电化学测试：

所有的电化学测试都是使用CS310电化学工作站来进行。在三电极模式下对单个工作电极样品进行测试， Pt箔作为辅助电极，Hg/Hg O作为参比电极。NaOH或KOH溶液做电解液。

以上共18个不同的电化学体系分别测CV曲线,阻抗，恒电流充放电三种数据，分别处理，得出结论。具体如下：

（1） 循环伏安测试

选择菜单位置：“测试方法”-“伏安分析”-“线性循环伏安”

（2） 恒电流充放电测试

选择菜单位置：“测试方法”-“电池测量”-“恒电流充放电”

（3） 交流阻抗测试

选择菜单位置：“测试方法”-“交流阻抗”-“阻抗频率扫描”

3. 研究计划与安排

第一周 前期准备工作、完成英文文献的翻译以及与导师见面；

第二周---第四周 完成任务书和开题报告并准备实验仪器及药品；

第四周---第八周 查阅资料，完善实验理论依据，探索实验方法；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 林永, 江忠远, 赵锟,等. 水热法制备纳米mno₂及其赝电容性能研究[j]. 化学研究与应用, 2013, 25(6):838-842.

[2] 高书燕, 范豪. 基于金属氧化物的赝电容器[j]. 化学通报:印刷版, 2013, 76(3):202-209.

[3] 李云虎. 铜基氧化物纳米材料的制备及其电化学性能研究[d]. 哈尔滨工程大学, 2012.