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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料的制備及電化學(xué)性能研究碩士研究生：辛利君指導(dǎo)教師：李占雙教授學(xué)科、專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)論文主審人：王君教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料的制備及電化學(xué)性能研究碩士研究生：辛利君指導(dǎo)教師：李占雙教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)所在單位：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院論文提交日期：2018年1月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertati
2、onfortheDegreeofM.EngPreparationandElectrochemicalPropertiesofNitrogen-DopedPorousCarbonMaterialsBasedonZIF-8Candidate:LijunXinSupervisor:Prof.ZhanshuangLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExaminatio
3、n:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位
4、期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料的制備及電化學(xué)性
5、能研究摘要隨著化石能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能元件，具有長(zhǎng)的循環(huán)壽命、高的安全性能和較寬的使用溫度范圍等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。電極材料對(duì)超級(jí)電容器的電化學(xué)性能起著關(guān)鍵性作用，是近期超級(jí)電容器的研究熱點(diǎn)。電極材料主要包括碳材料、導(dǎo)電聚合物和金屬氧化物等。金屬有機(jī)框架化合物（MOFs）作為一種新型多功能的晶體狀多孔材料，有較大比表面積、可控孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，在催化劑、傳感器和發(fā)光材料等研究領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本論文通過(guò)靜置法合成ZIF-8為前驅(qū)體，直接碳化后得到基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料，再通過(guò)原位生長(zhǎng)法制備氮摻雜多孔碳復(fù)合材料，將氮摻雜多孔碳材
6、料及其復(fù)合物作為電極材料，組裝對(duì)稱超級(jí)電容器，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要研究?jī)?nèi)容如下：通過(guò)直接碳化法來(lái)合成基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料（HPNCs），且較為系統(tǒng)地研究了不同Zn2+源對(duì)HPNCs的形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，可知由醋酸鋅制備的氮摻雜多孔碳材料（HPNCs-C8）比由硝酸鋅得到的氮摻雜多孔碳材料（HPNCs-N8）做電極材料所測(cè)的電化學(xué)性能更好一些。HPNCs-C8在0.25A/g電流密度下的比電容為300F/g，并表現(xiàn)出較好的倍率性能。所組裝成的HPNCs-C8//HPNCs-C8對(duì)稱超級(jí)電容器在0-1.8V電壓窗口下，當(dāng)功率密度為0.79k
7、W/kg時(shí)，能量密度是24.8Wh/kg。為了降低HPNCs的團(tuán)聚現(xiàn)象，我們從天然荷花粉中得到中空交聯(lián)蜂巢狀的碳球來(lái)作為碳源和模版，在碳球表面對(duì)HPNCs進(jìn)行原位生長(zhǎng)，從而制備出基于ZIF-8的氮摻雜多孔碳材料與3D中空交聯(lián)碳球復(fù)合材料（HPNCs/CS）。HPNCs/CS在1A/g電流密度下的比電容是280F/g，相對(duì)于單一材料（HPNCs）展現(xiàn)出較高的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。所組裝成的HPNCs/CS//HPNCs/CS對(duì)稱超級(jí)電容器在0-1.8V電壓窗口下，當(dāng)功率密度為0.45kW/kg時(shí)，能量密度為16.2Wh/kg。將還原氧化石墨替代中空交聯(lián)碳球與HP
