發(fā)布時間：2018-06-06 20:28

  本文選題：超級電容器 + 石墨烯氣凝膠�。� 參考：《深圳大學》2017年碩士論文

【摘要】：電化學電容器,也稱為超級電容器,利用離子吸附存儲能量(電化學雙層電容器)或快速表面氧化還原反應(贗電容器)來進行能量的儲存。他們可以補充或替代電能存儲和釋放應用中需要高功率輸送的電池。目前超級電容器已經(jīng)實現(xiàn)了性能的顯著改進,并逐漸應用于從便攜式電子用品到混合動力車輛和大型工業(yè)設備等諸多領域。電極材料是影響超級電容器性能的關鍵因素,因此對于最前沿的電能存儲系統(tǒng),我們?nèi)孕枰兄聘咝阅艿碾姌O材料,使超電容設備在未來能滿足更高的要求。本論文研究了石墨烯氣凝膠及其復合材料的制備及其電化學性能,包括對石墨烯氣凝膠的活化研究和石墨烯氣凝膠與氧化鎳(NiO)或聚苯胺(PANI)的復合來探索制備高性能的超電容電極材料。主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)分別采用尿素和L-抗壞血酸兩種還原劑,通過水熱法和冷凍干燥處理制備了石墨烯氣凝膠(GA),對材料進行了結構表征和性能測試。發(fā)現(xiàn)兩種電極材料均以雙電層形式進行能量儲存。SEM圖顯示經(jīng)過L-抗壞血酸還原制備的石墨烯氣凝膠(GA-1)傾向于形成大孔的結構,而經(jīng)過尿素還原制備的石墨烯氣凝膠(GA-2),孔隙結構更為發(fā)達,活性位點更多,且恒流充放電曲線更為對稱,在活性物質(zhì)質(zhì)量相等的條件下,GA-2的充放電時間更長。當電流密度為1 A/g時,計算得GA-1和GA-2的比容量分別為:134.3 F/g和162.5 F/g。(2)采用研磨活化的方法對石墨烯氣凝膠進行了活化處理,探索了不同比例的Ca(OH)_2與石墨烯氣凝膠研磨活化條件研究�；罨Y果表明:Ca(OH)_2研磨活化保留了原始石墨烯氣凝膠的宏觀形態(tài)。當碳堿比為mGA:mCa(OH)_2=1:4時,G-GA4顯示出近乎完美的蜂巢狀網(wǎng)絡結構,且G-GA4的孔隙發(fā)達,分布均勻。G-GA4的比表面積為642 m2/g,相比未活化的石墨烯氣凝膠比表面積(380 m2/g)有明顯提高。在1 A/g的電流密度下,G-GA4的比容量為385.2 F/g,活化的GA表現(xiàn)出相對于原始GA明顯改進的電容性能,且充放電1000次后,G-GA4的比容量為380.6 F/g,保持率為98.8%。(3)通過一步水熱法合成了NiO/GA納米復合材料,分析了材料的形態(tài)、結構及電化學電容性能。TEM圖顯示,NiO/GA復合材料形成一種 芝麻餅‖狀結構,可以清晰看到NiO納米顆粒沉積在石墨烯氣凝膠的表面上并且均勻分布。這種結構有利于發(fā)揮石墨烯氣凝膠與過渡金屬氧化物的復合電容效應,電化學性能測試表明:復合材料電阻更小,工作電位更寬,在電流密度1 A/g的條件下,NiO/GA復合材料的比容量為587.3 F/g。經(jīng)過1000次循環(huán)測試后,材料的比容量變?yōu)?78.5 F/g,只有極小的衰減,具有較高的電容保持率(98.5%)。(4)分別通過兩種不同的反應過程合成了聚苯胺/石墨烯氣凝膠復合材料。P-GA1合成路線是先制備石墨烯氣凝膠再直接合成PANI/GA,P-GA2合成路線是先合成聚苯胺并加入到氧化石墨烯中還原得到PANI/GA。對復合材料的結構、形貌和性能進行了表征。從掃描電鏡測試結果看,聚苯胺的加入并沒有改變石墨烯氣凝膠的網(wǎng)狀多孔結構,且第一種方法制備的P-GA1復合材料孔分布均勻,孔徑合適,這種結構促進了電解質(zhì)滲透到材料內(nèi)部以獲得高電容。從電化學性能測試發(fā)現(xiàn),P-GA1和P-GA2復合材料均以贗電容方式儲能,P-GA1和P-GA2的比電容分別為572.1 F/g和346.6 F/g。循環(huán)測試表明,經(jīng)過1000充放電后,P-GA1的保持率為97.3%,而P-GA2保持率僅為86.6%。
[Abstract]:The preparation and electrochemical properties of graphene aerogel ( GA - 1 ) and graphene aerogel ( GA - 2 ) were studied by hydrothermal method and freeze - drying treatment . The results showed that the specific surface area of G - GA4 was 642 m2 / g , and the specific surface area of G - GA4 was 64m2 / g . (3)閫氳繃涓，

本文編號：1988003