摘要：通过水热法和电沉积等方法，生长钴纳米片、包碳、生长氢氧化铁等几个主要步骤进行了控制变量的实验，最终顺利制备出具有较大表面积的氧化铁纳米阵列。然后对制备好的氧化铁纳米阵列进行磷化处理，即用磷酸根离子对氧化铁的表面进行改性。经过一系列改性前后的电化学性能的对比测试， 最终得出改性后的氧化铁能够表现出较好的赝电容特性，即能够发生快速表面氧化还原反应；并且磷化后的氧化铁纳米片具有三倍于磷化前氧化铁纳米片的电容容量。本文表明用磷酸根离子对氧化铁的表面进行改性能够有效提升氧化铁作为电极材料的一系列电化学性能。

关键词  包碳 氧化铁 磷化 磷酸根离子

毕业设计说明书外文摘要

Title  Surface and Body Defect Control of Metal Oxide and Its Energy Storage Application

Abstract：The experiments of controlling variables were carried out by hydrothermal method and electrodeposition, and several major steps of growth of cobalt nanosheets, carbon deposition and growth of ferric hydroxide were carried out. Finally, iron oxide nano-arrays with large surface area were successfully prepared. The prepared iron oxide nanorods are then phosphate ion functionalization , i.e., the surface of the iron oxide is modified with phosphate ions. After a series of changes in electrochemical performance before and after the test, the final obtained iron oxide can show a good pseudo-capacitance characteristics, that is, can produce rapid surface redox reaction; and phosphate ion functionalized iron oxide nanosheet has three times the capacity of the iron oxide nanosheet before phosphate ion functionalization. This paper shows that surface modification with phosphate ions has an effect on enhancing the electrochemical properties of oxides as an electrostatic precipitator electrode material.

Keywords Carbon deposition  Iron oxide  Phosphate ion functionalization  Phosphate ion

目   次

1  引言 1

1.1  超级电容器简介 1

1.2  氧化铁简介 6

1.3  本文研究意义 7

2  实验部分 7

2.1  纳米阵列（前驱体）制备 8

2.2  纳米片包碳 9

2.3  氧化铁纳米片的制备 10

2.4  氧化铁纳米片的磷化处理 10

3  实验结果与数据分析 10

3.1  氧化铁纳米片形貌分析 10

3.2  氧化铁纳米片XRD表征 14

3.3  氧化铁纳米片电化学表征 14

结  论 19

致  谢 20

参  考  文  献 21

1  引言

纵观人类自然科学发展的历史，每一次工业所伴随的都是能源与技术的革新；时至今日，能源问题依然是全球人类共同面临的严峻问题之一。从人类采集与使用不可再生能源的长期时间以来，此类能源的总量正在不断减少，有的甚至面临枯竭，污染问题也日益严重。但值得欣慰的是人类也发现了很多可再生的能源，发现、研究并使用新的可再生能源就变成了解决能源问题和环境问题的好方法，这也是近年来科学家与全球各企业研发团队的兴趣、焦点所在。第三次科技以来，电子领域的发展十分迅猛，但其趋势是一致的，即电子器件的体积逐渐缩小，然而其能量的消耗却也随之增长，传统电池通过化学的形式储存能量所以充电速度较慢，面对日益增长的能耗要求即显得越来越无法满足，即使是发展较为成熟的二次电池，也存在充放电循环寿命较短（一般情况来说，充放电循环次数低于1000次）、功率密度太低、充电所用时间较长的缺陷。因此，如何设计出快速存储并稳定提供大量能量的电化学装置就成为了电子领域的重要问题之一。一种性能更加优良的储能原件正在吸引着各国的眼球——超级电容器，具有诸多优于二次电池的优点如比容量高、比功率高、充放电寿命长、充电速度快、材料较为安全、成本低等，在电动汽车、无线通讯、信息技术、计算机、航空以及航天等领域都有应用。