基于Cu-MOF/酚醛泡沫的多孔碳材料的制备及其电容性能的研究开题报告

 2021-08-14 02:14:59

1. 研究目的与意义(文献综述)

为了解决化石燃料所带来的能源供应不足和环境污染问题,新型能源材料的研究引起了人们的重视。其中超级电容器电极材料的研究受到格外关注。在众多的储能设备中,超级电容器(又称电化学电容器)作为一种独特的电能存储设备,它是连接传统介质电容器和电池之间的重要桥梁[1]。超级电容器兼有传统电容器功率密度大和二次电池能量密度高的优点,且充电速度快、循环寿命长、对环境无污染[2]。另外,它还具有高比电容、工作温度范围宽、免维修等优点[3]。

超级电容器的电容主要来源于电极材料的表面反应,包括在电极与电解质界面的表面电荷分离(即双电层电容特性)和表面法拉第氧化还原反应(即赝电容特性)。因此,电极材料、与电极材料匹配的电解液和电极的制备技术是影响超级电容器发展的关键因素。而电极材料是制约超级电容器的瓶颈,已成为研究的热点[4]。

在所有的储能材料中,由于多孔碳材料具有巨大的比表面积,在吸附、催化、储能、电容等方面潜在巨大应用价值,是理想的电极材料[5-7]。尽管人们已经取得了很多突破性进展,但是在多孔碳材料的研究过程中仍然有许多未知领域和不足之处,需要我们探索和解决。开发简单、经济、快速生产高质量多孔碳材料的新方法,并不断推进多孔碳材料在电化学领域的应用,仍有大量的工作需要我们去做,这个过程充满了机遇和挑战[8]。

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2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究(设计)的目标:

(1)在同一碳化温度下,探讨含有不同比例的cu-mof-199的酚醛泡沫的电容性能差别,确定最佳电容性能时cu-mof-199的所需比例;

(2)在cu-mof-199的最优比例下,探讨不同碳化温度对电容性能的影响,确定最佳电容性能时所需的碳化温度。

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3. 研究计划与安排

第1——3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需药品、仪器。确定方案,完成开题报告;

第4 ——8周:完成cu-mof-199/酚醛泡沫的制备,并在不同温度下进行碳化,以获得多孔碳材料;

第9 ——12周:完成电容性能测试实验;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] becker hi. low voltage electrolytic capacitor [p]. usp. 2800616, 1954-04-14.

[2] sharma p, bhatti ts.a review on electrochemical double-layer capacitors [j].energy convers manage, 2010, 51 (12): 2901-2905.

[3]高艺茏.基于金属有机框架材料的电极材料在超级电容器中应用研究[d];上海工程技术大学,2014

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