任务书1、本毕业设计课题应达到的目的：本课题是基于资源丰富（environmentally abundant）的碳基氧化镍超级电容电极优化设计研究。

要求学生了解超级电容器的发展和研究背景，重点掌握氧化镍电极材料材料、碳基氧化镍复合电极材料的制备、改性处理及分析、测试方法，对新能源材料的研究进行初步了解，提高学生的实验操作能力，发现和解决问题的能力，培养学生的团队协作能力，激发学生对新能源材料的研究兴趣，为科研工作做好充分准备。

2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：内容：⑴氧化镍制备及其性能研究①通过水热法合成氧化镍：通过大量实验，采用控制变量法，设定不同水热反应参数（pH、表面剂、不同水热反应温度和时间、热处理温度和时间），制备的样品不少于12组；②研究氧化镍微观形貌的控制手段，并结合至少4组SEM图像进行分析；③对氧化镍进行物相、形貌分析和相关电化学性能测试，比较不同的水热反应条件对氧化镍形貌和性能的影响，确定最佳的水热反应参数。

⑵复合电极制备及其性能研究①选择电化学性能较好的氧化镍与碳源复合（石墨烯、碳纳米管、生物碳荷叶、椰壳），研究复合方法，制备的样品不少于4组;②对复合材料进行形貌分析和电化学性能测试，比较不同碳基材料对于氧化镍的形貌改变，及电化学性能的改善作用。

技术和工作要求；⑴原始数据要求：要求学生学会记录并分析在样品制备、样品改性、性能表征、测试时的一系列实验变量和实验数据，尤其是在电化学性能测试时对恒流充放电测试曲线以及阻抗曲线分析；学会使用正交设计助手安排实验进展、寻求最佳实验参数；学会使用Origin等软件分析大量实验数据和作图，及时总结规律；⑵技术要求：要求学生掌握样品制备、样品改性、性能表征及测试过程中相关实验方法、基本操作步骤和实验仪器的使用维护，并能指出并改进在这过程中出现的技术问题，提高实验精准度，优化相关工艺参数;⑶工作要求：要求学生严格按照任务进度表开展毕业设计工作，秉着严谨大胆、虚心踏实的工作态度完成毕业设计的全部任务，并独立撰写毕业设计说明书一份。

实验用品与仪器如下：名称/化学式生产厂商纯度Ni(NO3)2·6H2O 国药集团化学试剂有限公司分析纯 ARCO(NH2）2 国药集团化学试剂有限公司分析纯 ARC2H5OH 国药集团化学试剂有限公司分析纯 ARNMP 国药集团化学试剂有限公司分析纯 AR 十二烷基硫酸钠（SDS）国药集团化学试剂有限公司分析纯 AR乙炔黑太原迎泽力之源电池销售部电池级聚偏氟乙烯（PVDF）- 电池级泡沫镍梧州三和新材料有限公司-名称生产商型号水热反应釜天合科研协作中心250 度 F4 内衬 250mL 电子天平赛多利斯科学仪器有限公司SQP磁力搅拌器江苏省金坛荣华仪器制造有限公司HJ-6 型真空干燥箱上海索谱仪器有限公司DZF6020真空管式烧结炉合肥科晶材料技术有限公司OTF-1200X-S真空石英管式炉合肥科晶材料技术有限公司SWGL-1400X砂芯过滤装置建湖县近湖镇亚东玻璃仪器厂100ml油压式压片机- -电化学工作站上海辰华仪器有限公司CHI660CX 射线衍射仪德国 BRUKER-AXS 公司Bruker-AXS D8 Advance 扫描电子显微镜美国 FEI 公司FEI Quanta 250FEGX 射线衍射仪：Cu-Kа为辐射源，电压40Kv，电流40Ma，步宽0.02°，扫描速度2°/min，采用步进扫描，衍射角从10°到80°；扫描电子显微镜：电子束大小为2.5，电压为5kV，选择合适的放大倍率观察样品的形貌特征。

3、对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计论文、图表、实物样品等〕：要求学生在毕业设计规定时间内独立撰写毕业设计说明书一份(内容应包括摘要、关键词、引言、实验过程、结果分析及讨论、结论、致谢及参考文献等)，使用正交实验助手设计正交实验计划表一份，SEM照片若干，使用Excel、Origin 等软件分析XRD结果、恒流充放电曲线和阻抗测试曲线等。

4、主要参考文献：[1] 江泽民. 对中国能源问题的思考[J]. 上海交通大学报，2008，42(3)：345-359.[2] John ler. Ultracapacitor Applications[M]. London: Institution of engineeringand Technology, 2011.[3] B.E.Conway. Electrochemical Capacitors: Their Nature Function,andApplication,Chemistry Department,University of Ottawa, Ottawa, Ontario,Canada.Available online.[4] 刘玉荣. 碳材料在超级电容器中的应用[M]. 北京：国防工业出版社，2013.[5] Yoda S,Lshihara K. The Advent of Battry-based Societies and the GlobalEnvironment in the 21st Century[J]. Power Sources, 1999, 81(81-82): 162-169.[6] Becker H I. Low V oltage Electrolytic Capacitor[P]. USP 2800616,1954.[7] Boos D L. Electrolytic Capacitor Having Carbon Paste Electrodes[P]. USP3536963,1970.[8] Pandolef A G, HollenkamPA F. Carbon Properties and Their Role inSupercapacitors [J]. Power Sources, 2006, 157(1): 11-27.[9] Burke A. Ultracapacitors:Why,How,and Where Is the Technology[J]. PowerSources, 2000, 91(1): 37-50.[10] Jiang H, Ma J, Li C. Mesoporous carbon incorporated metal oxide nanomaterialsas supercapacitor electrodes[J]. Advanced Materials, 2012, 24(30): 4197-4202.[11] Koch V R. Recent Advances in Electrolytes for Electrochemical Double LayerCapacitors[C]. 1st International Symposium on Large Ultracapacitor Technology and Application, Honolulu, Hawaii. 2005.[12] 郑祥伟,胡中华,刘亚菲,等. 中等比表面积高容量活性炭电极材料制备和表征[J]. 复旦学报(自然科学版)，2009，48(1)：58-65.[13] 刘亚菲,胡中华,任炼文,等. 高性能活性炭电极材料在双电层电容器中的应用[J]. 新型炭材料，2007，24(4)：355-360.[14] 周鹏伟,李宝华,康飞宇. 椰壳活性炭基超级电容器的研制与开发[J]. 新型炭材料，2006，21(2)：125-131.[15] 杨静,刘亚菲,陈晓妹,等. 高能量和比功率炭电极材料[J]. 物理化学报，2008，24(1)：13-19.[16] Shaikh J S, Pawar R C, Devan R S, et al. Synthesis and characterization of Rudoped CuO thin films for supercapacitor based on Bronsted acidic ionic liquid[J].Electrochimica Acta, 2011, 56(5): 2127-2134.[17] Nan K W, Kim K B. A Study of the NiO x Electrode Via Electrochemical RouteFor Supercapacitor Applications and Their charge Storage Mechanism [J].Electrochem.Soc., 2002, 149(3): A346-A354.[18] Srinivasan V, Weidner J W. An Electrochemical Route For Making Porous NickelOxide Electrochemical Capacitors[J]. Electroehem.Soc.,1997,144(8):L210-L213.[19] 王晓峰,孔祥华,刘庆国,等.氧化镍超级电容器的研究[J]. 电子元件与材料，2000，19(5)：669-673.[20] Liu X M, Zhang X G, Fu S Y. Preparation of Urchinlike NiO Nanostructures andTheir Electrochemical Capacitive Behaviors[J]. Mater. Res.Bull., 2006,41(3):620 -627.[21] Xiaojun Zhang, Wenhui Shi, Jixin Zhu. Synthesis of Porous NiO Nanocrystalswith Controllable Surface Area and Their Application as SupercapacitorElectrodes[J]. Nano Res. 2010, 3(9): 643–652.[22] P. Justin, Sumanta Kumar Meher, G. Ranga Rao.Tuning of Capacitance Behaviorof NiO Using Anionic, Cationic, and Nonionic Surfactants by HydrothermalSynthesis[J]. J. Phys. Chem. C 2010, 114: 5203–5210.[23] Yanzhen Zheng, Haiyang Ding, Milin Zhang. Preparation and electrochemicalproperties of nickel oxide as a supercapacitor electrode material[J]. MaterialsResearch Bulletin .2009,44:403–407.[24] U.M. Patil, R.R. Salunkhe, K.V. Gurav. Chemically deposited nanocrystallineNiO thin films for supercapacitor application[J]. Applied SurfaceScience .2008,255:2603–2607.[25] Yuan G H. Jiang Z H, Aramata A, et al. Electrochemical Behavior of Activatedcarbon capacitor Material Loaded With Nickel Oxide [J]. Carbon, 2005(43):2913-2917.[26] Jong Hyeok Park, O. Ok Park, Kyung Hee Shin,et al. An ElectrochemicalCapacitor Based on a Ni(OH)2/Activated Carbon Composite Electrode[J].Electrochemical and Solid-State Letters, 2002,5(2): H7-H10.[27] Qinghua Huang, Xianyou Wang, Jun Li,et al. Nickel hydroxide/activated carboncomposite electrodes for electrochemical capacitors[J]. Journal of PowerSources ,2007,164:425–429.[28] Anirudha Jena , N. Munichandraiah, S.A. Shivashankar. Carbonaceous nickeloxide nano-composites: As electrode materials in electrochemical capacitorapplications[J]. Journal of Power Sources ,2013,237:156-166.[29] anzhen Zheng, Milin Zhang, Peng Gao. Preparation and electrochemicalproperties of multiwalled carbon nanotubes–nickel oxide porous composite for supercapacitors[J]. Materials Research Bulletin, 2007,42:1740–1747.[30] Hailiang Wang, Hernan Sanchez Casalongue, Yongye Liang, et al. Ni(OH)2Nanoplates Grown on Graphene as Advanced Electrochemical Pseudocapacitor Materials[J]. J.AM.CHEM.SOC,2010,132:7472-7477.5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划（共21周）：起讫日期工作内容2014年毕业设计（论文）前中期工作12月1日~12月30日文献阅读及实验设计2015年毕业设计（论文）中后期工作1月1日~1月30日完成开题报告2月1日~2月28日完成外文文献翻译3月1日~4月30日完成中期检查1月1日~4月30日进行实验和相关测试4月1日~5月30日撰写毕业设计论文。