本文關(guān)鍵詞：新型石墨烯基氨摻雜多孔碳復(fù)合材料的制備及其超電容應(yīng)用　出處：《北京化工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：超級電容器具有高的功率密度、超長的循環(huán)壽命以及清潔的特點,這種理想的儲能裝置已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。碳材料由于具有高的導(dǎo)電性、大的比表面積和廉價的優(yōu)點,在超級電容器應(yīng)用中已經(jīng)成為最有前途的電極材料。但是,目前的碳材料的制備方法還存在成本高、制備過程復(fù)雜以及其超電容性能不夠高等問題,這些缺點限制了它們在超電容中的實際應(yīng)用。本工作在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上,制備出了具有超高比電容性能的碳材料。作者首先在乙二胺的輔助下通過生物質(zhì)葡萄糖在氧化石墨烯表面的水熱碳化,制備了一種氮摻雜水熱碳包覆石墨烯復(fù)合材料(RGO@HTC)。在這一步法合成過程中,氧化石墨烯作為導(dǎo)電基底、葡萄糖為碳源。乙二胺不但可以對碳材料進行氮摻雜,而且能夠通過靜電作用使得葡萄糖在呈電負(fù)性的氧化石墨烯表面水熱碳化,得到了獨特的、三明治結(jié)構(gòu)的、褶皺狀的水熱碳包覆石墨烯復(fù)合材料。制備的材料經(jīng)過KOH活化處理進一步提高其多孔性。復(fù)合材料具備微孔、介孔和大孔的多級孔結(jié)構(gòu),較大的比表面積(1749 m2·g-1)和孔體積(0.405 cm3.g-1)。由于RGO@HTC復(fù)合材料結(jié)合了石墨烯的高導(dǎo)電性和水熱碳豐富的孔隙率,其作為碳基超電容電極材料擁有超高的比容量(0.5 A-g-1電流密度下,比電容值340F·g-1),良好的倍率特性和循環(huán)性能。并探討了反應(yīng)物用量,反應(yīng)溫度等實驗條件對復(fù)合碳材料的形貌、孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的具體影響。RGO@HTC卓越的超電容性能和制備成本使得其在工業(yè)化領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。作者隨后嘗試了改變不同碳源和氮源來制備系列水熱碳包覆石墨烯復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的超電容性能與反應(yīng)物有著密切的關(guān)系。以葡萄糖為碳源,三聚氰胺為氮源制備的水熱碳包覆石墨烯復(fù)合材料具備高的比電容值(0.5 A·g-1電流密度下比電容值達(dá)到336F·g-1),并顯示了良好的倍率特性。三聚氰胺的量對材料的比電容值產(chǎn)生很大的影響,當(dāng)三聚氰胺的量為1g時,復(fù)合材料的比電容值最高。而以蔗糖或者淀粉為碳源,乙二胺為氮源通過水熱法能夠?qū)崿F(xiàn)水熱碳對氧化石墨烯的包覆,但是制備的復(fù)合材料的超電容性能不夠高。
[Abstract]:The preparation method of carbon material has high specific surface area ( 1749 m2 路 g - 1 ) and pore volume ( 0.405 cm3 路 g - 1 ) .

【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TM53

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1421997