CeO2-NiO量子点-仿生石墨烯高储能电极材料开题报告

1. 研究目的与意义

随着便携电子设备和可再生新能源开发的快速增长，当前的电池的设计标准已无法满足实际需求。

在商品化的镍氢、锂离子等二次电池中，存在的充电效率低、循环次数少、大电流输出能力弱等缺陷已严重阻碍了相关工业的发展。

只有发展兼具高能量密度、寿命长和大功率密度的新型储能设备，才能满足人们的日常使用需求。

2. 研究内容和预期目标

目前，碳基材料是超级电容器的核心电极材料，因其超大的电极比表面积和超短的电极距离，可使超级电容器的储能能力极大提高。另外，它可作为骨架，将氧化镍等高电容金属氧化物或导电聚合物结合在一起，通过两种储能机制同时发挥作用，使超级电容器的能量密度超越化学电池的水平。本课题采用植物茎秆作为碳源，以硝酸镍作为镍源，经高温石墨化处理后除去杂质，并使用水热在其原位生成大量量子点，制备具有高储能性能的氧化铈氧化镍量子点-仿生石墨烯电极材料。

(1) 以植物为碳源，合成ceo2-nio-石墨烯复合材料。

(2) 对材料进行sem、tem、氮气吸附脱吸附表征，阐述其电化学活性的来源。

3. 研究的方法与步骤

实验法 实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：

①主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件,人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。

②控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰， 在简化、纯化的状态下认识研究对象。

4. 参考文献

[1] he, shuijian and wei chen, 3d graphene nanomaterials for binder-free supercapacitors: scientific design for enhanced performance. nanoscale, 2015. 7(16): 6957-6990.

[2] yu, xinzhi, bingan lu, and zhi xu, super long-life supercapacitors based on the construction of nanohoneycomb-like strongly coupled comoo4–3d graphene hybrid electrodes. advanced materials, 2014. 26(7): 1044-1051.

[3] you, bo, na li, hongying zhu, xiaolan zhu, and jun yang, graphene oxide-dispersed pristine cnts support for mno2 nanorods as high performance supercapacitor electrodes. chemsuschem, 2013. 6(3): 474-480.

5. 计划与进度安排

2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期(1) 第1周~第2周（2022-12-25~2022-3-16），查阅资料，制定实验方案，完成开题报告，外文论文翻译；(2) 第3周~第6周（2022-3-19~4-13），熟悉材料的制备工艺，合成ceo2-nio-石墨烯复合材料；(3) 第7周~第11周（2022-4-16~5-18），对材料进行表征，研究量子点的晶体结构和储能的关系，整理数据，总结前期工作，完成中期答辩前准备工作。

；(4) 第12周~第14周（2022-5-21~6-8）， 改善实验方案，比较不同合成条件对材料结构的影响，研究进一步提升材料的储能性能。

整理、撰写论文。