| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 第一章 绪论 | 第14-34页 |
| 1.1 引言 | 第14-17页 |
| 1.1.1 能源技术的发展 | 第14-15页 |
| 1.1.2 电化学能源技术的优势与挑战 | 第15-17页 |
| 1.2 材料科学研究对于电化学储能系统的意义 | 第17-27页 |
| 1.2.1 电化学储能的物理机制 | 第17-19页 |
| 1.2.2 电池型储能器件的结构及工作机制 | 第19-22页 |
| 1.2.3 电容型储能器件的结构及工作机制 | 第22-25页 |
| 1.2.4 燃料电池及电催化型能源转换器件及工作机制 | 第25-26页 |
| 1.2.5 液流电池型能源转换器件及工作机制 | 第26-27页 |
| 1.3 过渡金属化合物及其功能化应用 | 第27-32页 |
| 1.3.1 过渡金属元素的特征 | 第27-29页 |
| 1.3.2 过渡金属化合物的特性 | 第29-31页 |
| 1.3.3 电化学功能材料的性能要求及合成工艺 | 第31-32页 |
| 1.4 本文选题意义及内容 | 第32-34页 |
| 第二章 实验仪器和实验方法 | 第34-42页 |
| 2.1 化学试剂 | 第34-35页 |
| 2.2 材料合成及性能测试设备 | 第35-36页 |
| 2.3 结构表征方法 | 第36-38页 |
| 2.3.1 材料元素表征 | 第36页 |
| 2.3.2 材料分子级别结构分析 | 第36-37页 |
| 2.3.3 材料物相表征 | 第37页 |
| 2.3.4 材料徽结构及形貌表征 | 第37-38页 |
| 2.3.5 溶剂化学成分表征 | 第38页 |
| 2.3.6 原位(In-situ)透射及原位XRD测试方法 | 第38页 |
| 2.4 电化学性能测试方法 | 第38-42页 |
| 2.4.1 电极制备及测试体系装配 | 第38-39页 |
| 2.4.2 电化学分析方法 | 第39-42页 |
| 第三章 深共熔溶剂热环境下的过渡金属化合物生长机制与结构调控 | 第42-58页 |
| 3.1 深共熔溶剂(DES)背景与历史 | 第42-43页 |
| 3.2 DESs的结构及相关理论 | 第43-45页 |
| 3.3 镍基络合物在DES thermal条件下的晶体生长及其衍生物 | 第45-48页 |
| 3.3.1 镂空八面体Ni(NH_3)_6Cl_2及其衍生的NiCl_2合成 | 第45-46页 |
| 3.3.2 镂空八面体Ni(NH_3)_6Cl_2及其衍生的NiCl_2结构表征 | 第46-48页 |
| 3.4 方解石(Calcite)锰基化合物在DES thermal条件下的晶体生长 | 第48-57页 |
| 3.4.1 DES中生长Calcite型MnCO_3的合成条件 | 第49页 |
| 3.4.2 温度对DES中生长Calcite型MnCO_3的结构影响 | 第49-53页 |
| 3.4.3 生长时间对晶体结构的影响 | 第53-55页 |
| 3.4.4 MnCO_3介晶到MnO_x的拓扑转变 | 第55-57页 |
| 3.5 本章小结 | 第57-58页 |
| 第四章 层状双金属氢氧化物(LDHs)及其衍生物的热注入合成与电化学性能 | 第58-152页 |
| 4.1 热注入法合成镍基单金属元素LSH(layered single hydroxide)及其特性 | 第58-64页 |
| 4.1.1 热注入法合成α-Ni(OH)_2实验参数设计 | 第59页 |
| 4.1.2 热注入法合成的α-Ni(OH)_2结构表征 | 第59-64页 |
| 4.2 Ni LDH的反常自还原产物密排六方Ni及其对NiO电化学性能的改善 | 第64-77页 |
| 4.2.1 从DES中合成具有自还原能力的α-Ni(OH)_2实验方法 | 第65页 |
| 4.2.2 自还原生成的NiO/Ni结构表征 | 第65-73页 |
| 4.2.3 自还原生成的NiO/Ni的电化学特征 | 第73-77页 |
| 4.3 氰酸根滴定法在水溶液中生长Ni或Co LSH及其特性 | 第77-105页 |
| 4.3.1 LSH在水系碱性体系储能的研究背景及结构调控方法的研究意义 | 第77-79页 |
| 4.3.2 互滴定制备LSH材料及不对称电容器组装实验方法 | 第79-80页 |
| 4.3.3 滴定水解法实验方法,产物结构表征及生长机制 | 第80-102页 |
| 4.3.4 高负载量LSH对活性炭(AC)组装不对称全电容器件及性能 | 第102-105页 |
| 4.4 热注入法合成钴基单金属元素LSH(layered single hydroxide)及其特性 | 第105-124页 |
| 4.4.1 热注入法合成钴基氢氧化物及其衍生氧化物研究背景及意义 | 第106-107页 |
| 4.4.2 合成钴基氢氧化物及其衍生氧化物实验方法 | 第107-108页 |
| 4.4.3 ChCl/urea中合成的α-Co(OH)_2的结构特征及其电化学特性 | 第108-114页 |
| 4.4.4 不同α-Co(OH)_2做为前驱体生成的Co_3O_4结构特征及其电化学特性 | 第114-124页 |
| 4.5 热注入法合成具有大层间距的Co-Fe双金属LDH(layered double hydroxide)及其特性 | 第124-146页 |
| 4.5.1 热注入法合成大层间距的CoFe LDH及其衍生氧化物研究背景及意义 | 第124-126页 |
| 4.5.2 热注入法合成大层间距的CoFe LDH物及其衍生氧化物的实验方法 | 第126页 |
| 4.5.3 热注入法合成大层间距的CoFe LDH结构表征 | 第126-137页 |
| 4.5.4 更大层间距对CoFe LDH电化学特性影响 | 第137-140页 |
| 4.5.5 大层间距的CoFe LDH拓扑转变为磁性CoFe氧化物介孔纳米片及其结构特征 | 第140-146页 |
| 4.6 DES的热分解机制 | 第146-152页 |
| 第五章 高体积功率密度的电化学储能材料设计 | 第152-202页 |
| 5.1 单层二维带电纳米片周期性堆叠:NiAl LDH与还原石墨烯(rGO)自组装形成超晶格材料 | 第152-168页 |
| 5.1.1 带电纵向周期性堆叠二维超晶格材料的研究意义 | 第153页 |
| 5.1.2 单层LDHs和GO的制备及其周期性自组装实验方法 | 第153-154页 |
| 5.1.3 单层NiAl LDH及GO溶胶的结构表征 | 第154-156页 |
| 5.1.4 自组装超晶格材料及相关衍生材料的结构表征 | 第156-163页 |
| 5.1.5 NiAl LDH/rGO超晶格作为电极材料组装不对称全电容器件及其性能 | 第163-168页 |
| 5.2 类固溶体赝电容陶瓷的“取出法”改性及超高单位体积电荷的快速储存 | 第168-189页 |
| 5.2.1 赝电容材料及“取出法”设计思路 | 第168-169页 |
| 5.2.2 含氧缺陷T-Nb_2O_(5-x)的合成工艺与理论计算 | 第169-171页 |
| 5.2.3 T-Nb_2O_(5-x)的能带计算及“取出法”设计可行性 | 第171-173页 |
| 5.2.4 T-Nb_2O_(5-x)材料结构表征 | 第173-178页 |
| 5.2.5 T-Nb_2O_(5-x)的电化学性能 | 第178-183页 |
| 5.2.6 T-Nb_2O_(5-x)过放电实验及原位结构表征分析电化学行为与其结构的关系 | 第183-189页 |
| 5.3 体相赝电容材料的核壳尺度优化与高体积比容量的实现 | 第189-202页 |
| 5.3.1 薄导电层包覆非纳米化赝电容材料的研究背景及设计依据 | 第189-190页 |
| 5.3.2 预压辅助烧结及多巴胺包覆法制备不同核壳尺寸的T-Nb_2O_5@C颗粒实验方法 | 第190页 |
| 5.3.3 均有不同核壳尺寸的T-Nb_2O_5@C设计依据及结构表征 | 第190-193页 |
| 5.3.4 不同核壳尺寸的T-Nb_2O_5@C颗粒的电化学性能比较 | 第193-202页 |
| 第六章 结论与展望 | 第202-206页 |
| 6.1 本文主要结论与创新点 | 第202-204页 |
| 6.2 未来工作展望 | 第204-206页 |
| 参考文献 | 第206-228页 |
| 致谢 | 第228-232页 |
| 个人简历 | 第232-234页 |
| 攻读学位期间发表的论文与取得的其他研究成果 | 第234-235页 |
