氧扩散（空位）对基于钙钛矿材料的超级电容器电化学性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

超级电容器作为一种新型的电能储存设备，其性能介于电池与传统静电电容器之间，具有比电池更大的功率密度和比传统静电电容器更高的能量密度， 被广泛应用于电动汽车及通讯装置中。电极材料是影响超级电容器性能的关键因素， 现阶段可用于制备超级电容器的电极材料主要有金属氧化物、碳材料和导电聚合物材料等。其中，金属氧化物材料具有更高的比电容及优异的循环可逆性，被认为是理想的超级电容器电极材料。

双钙钛矿型复合金属氧化物是一种结构特殊的钙钛矿型金属氧化物，具有独特的晶体结构，灵活的“化学剪裁性”。在普通钙钛矿型金属氧化物abo₃结构中， b位离子处于周围六个氧组成的八面体中心；而在双钙钛矿型复合氧化物a₂b₁b₂o₆结构中， b位则出现两类过渡金属元素，元素的原子数比例为1: 1，且在结构中b位原子的八面体结构由b₁o₆和b₂o₆交替排列而成，b₁离子和b₂离子被氧离子隔开而形成b₁―o―b₂的结构，进而表现出良好的半导体及电、磁性能， 被广泛应用于电磁学、电极材料、催化剂等领域。

电化学氧嵌入的概念是在1990年代早期chimie douce运动期间发展起来的，其包括拓扑取代反应，即物质的化学成分发生变化但结构保持不变。kudo等人首次演示了室温碱性条件下氧在钙钛矿材料中可逆的电化学嵌入过程，扩散速率达到10¹¹cm²s¹。从此之后，钙钛矿材料和类钙钛矿材料中可逆的氧拓扑取代成为一个广泛认可的现象。mahesh等人在工作中表明及时在富氧的lamno _{3 δ}中，氧嵌入也同样会发生。然而，直到现在chimie douce氧嵌入法通常用于高氧化态过渡金属氧化物的制备。只有wohlfahrt-mehrens等人的工作利用钙钛矿中氧浓度电势，以氧离子在钙钛矿电极中的往复运动做出低电压摇摆电池。j. tyler meord等人关于lamno _3±δ的研究首次将氧嵌入用于高速率能量存储，也是首次研究阴离子嵌入型赝电容超级电容器。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备: 钙钛矿型镧锶钴氧分级介孔纳米线的设计构筑与结构调控。结合硬模板-电沉积法、湿化学法、静电纺丝技术等设计构筑钙钛矿型镧锶钴氧分级介孔纳米线，研究介孔纳米线的化学组成、物相、结构、表面缺陷等。

材料表征：对钙钛矿型镧锶钴氧分级介孔纳米线材料进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、n₂吸/脱附、tem、sem、xps、红外等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，采用循环伏安(cv)、恒流充放电(et)等电化学测试技术对其在氧含量不同的电解液体系中的电容性能进行系统评估，并通过原位xrd等技术探究氧扩散对钙钛矿型氧化物材料晶体结构的影响。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] p simon and y gogotsi. capacitive energy storage in nanostructured carbon–electrolyte systems. accounts of chemical research 46 (2012) 1094-1103.

[2] x yang, c cheng, y wang, l qiu and d li. liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage. science 341 (2013) 534-537.

[3] m ghidiu, mr lukatskaya, m-q zhao, y gogotsi and mw barsoum. conductive two-dimensional titanium carbide/clay/'with high volumetric capacitance. nature (2014).