本文選題：還原氧化石墨烯 + 層層交替旋涂��； 參考：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：小型化、可穿戴式電子產(chǎn)品的發(fā)展增加了人們對(duì)于新型能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求,平面超級(jí)電容器作為可與其高度兼容的、具有高儲(chǔ)能密度的、功能集成化的微型儲(chǔ)能器件應(yīng)運(yùn)而生。平面超級(jí)電容器離子傳輸路徑較短,所以具備更好的功率特性。石墨烯作為凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的新成員,由于獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)性能,幾乎滿足了研究學(xué)者對(duì)平面超級(jí)電容器電極材料的所有要求。本文基于氧化石墨還原法的科學(xué)原理,探究了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)、GO薄膜、還原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide,R-GO)薄膜的制備工藝。首先以不同濃度的GO水溶液為原料,以具備陽離子電性的聚乙烯亞胺水溶液為粘結(jié)劑,在300nm氧化層的硅片上采用層層交替旋涂法制備出GO薄膜,再利用化學(xué)試劑HI酸對(duì)其進(jìn)行低溫還原,得到R-GO平面片上薄膜電極。通過表征,可以得出R-GO薄膜的碳氧原子比高達(dá)11.55。本文通過調(diào)節(jié)旋涂時(shí)GO水溶液的濃度和旋涂的次數(shù)得到了不同性能的R-GO薄膜,結(jié)果表明,隨著旋涂時(shí)GO水溶液濃度的增加,R-GO薄膜間的電子遷移率增加,R-GO薄膜的導(dǎo)電性能增強(qiáng)。隨著旋涂次數(shù)的增加,R-GO薄膜層間由于具有絕緣性質(zhì)的粘結(jié)劑聚乙烯亞胺的作用,薄膜的導(dǎo)電性能顯著降低。最后確定當(dāng)濃度為2mg/ml、交替旋涂1次時(shí),R-GO薄膜的厚度為26.4nm,電導(dǎo)率達(dá)到766.96Scm-1。本文在掌握平面超級(jí)電容器研究進(jìn)展的前提下,以R-GO薄膜為電極,制備出了全固態(tài)平面超級(jí)電容器,通過對(duì)平面超級(jí)電容器進(jìn)行循環(huán)伏安測試,探究了平面超級(jí)電容器的超級(jí)電容特性。結(jié)果顯示:掃描速率越小,平面超級(jí)電容器的循環(huán)伏安特性越好,電容特性越優(yōu)。當(dāng)掃描速率為50mVs-1時(shí),對(duì)應(yīng)的面積比電容為344.89μFcm-2,體積比電容為43.11Fcm-3,能量密度為17.24m Whcm-3,本文為基于還原氧化石墨烯電極的全固態(tài)平面微型片上超級(jí)電容器的研究提供了重要參考。
[Abstract]:The development of miniaturization and wearable electronic products has increased the demand for new energy storage systems. Plane supercapacitors are highly compatible with them and have high energy storage density.Functional integrated micro energy storage devices emerge as the times require.The ion transmission path of planar supercapacitor is shorter, so it has better power characteristic.As a new member of condensed matter physics, graphene, due to its unique mechanical and electrical properties, meets almost all the requirements of researchers for planar supercapacitor electrode materials.Based on the scientific principle of graphite oxide reduction method, the preparation process of graphene oxide Graphene oxide R-GOA thin film is studied in this paper.In this paper, go films were prepared by using different concentrations of go aqueous solution as raw material and polyethyleneimide aqueous solution with cationic electrical properties as binder. The layer by layer alternating spin coating method was used on the silicon substrate of 300nm oxide layer.The thin film electrode on R-GO plane was obtained by using the chemical reagent HI acid to reduce it at low temperature.The ratio of carbon to oxygen atoms in R-GO films is as high as 11.55.In this paper, R-GO films with different properties were obtained by adjusting the concentration of go aqueous solution and the times of spin-coating. The results show that with the increase of the concentration of go aqueous solution, the electron mobility between the films increases and the conductivity of R-GO thin films increases.With the increase of spin-coating times, the conductivity of R-GO thin films decreases significantly due to the effect of the insulating binder polyimide.Finally, when the concentration is 2 mg / ml, the thickness of R-GO film is 26.4nmand the conductivity is 766.96Scm-1.In this paper, on the premise of mastering the research progress of planar supercapacitors, the all-solid-state planar supercapacitors were fabricated with R-GO thin film as electrode, and the cyclic voltammetry of planar supercapacitors was measured.The supercapacitor characteristics of planar supercapacitors are investigated.The results show that the lower the scanning rate, the better the cyclic voltammetry and capacitance characteristics of planar supercapacitors.When the scanning rate is 50mVs-1, the area specific capacitance is 344.89 渭 Fcm-2, the volume specific capacitance is 43.11Fcm-3, and the energy density is 17.24m Whcm-3. This paper provides an important reference for the study of all-solid-state planar supercapacitor based on reduced-graphene electrode.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM53;TB383.2

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本文編號(hào)：1731948