超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能器件,具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),在混合動(dòng)力汽車、電信通訊、軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。與電池相比,超級(jí)電容器具有高的功率密度,但是它低的能量密度限制其應(yīng)用,因此開(kāi)發(fā)出高能量密度、高功率密度且使用壽命長(zhǎng)的超級(jí)電容器是目前研究的熱點(diǎn)。石墨烯量子點(diǎn)具有小尺寸組裝優(yōu)勢(shì)、高導(dǎo)電性、高比表面積、高的化學(xué)穩(wěn)定性和豐富的官能團(tuán)等特性,可以作為高活性物質(zhì)應(yīng)用于超級(jí)電容器領(lǐng)域。本文中我們采用一種新穎的自下而上堿催化水相分子融合法,制備出比表面積大、穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性和水溶性好的胺基化石墨烯量子點(diǎn),其表面帶有大量的氧化還原活性位。我們將真空退火處理后具有高導(dǎo)電性的二氧化鈦納米管陣列作為三維導(dǎo)電基底,采用電泳沉積技術(shù),將胺基化石墨烯量子點(diǎn)負(fù)載到二氧化鈦納米管上,制備出具有高比容量、高能量密度、高功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性好的胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列超級(jí)電容器。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面:1.功能化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究。利用堿催化水相分子融合法分別制備羥基化石墨烯量子點(diǎn)和胺基化石墨烯... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介
        1.2.1 超級(jí)電容器的工作原理
        1.2.2 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)與分類
        1.2.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)
        1.2.4 超級(jí)電容器的應(yīng)用領(lǐng)域
        1.2.5 超級(jí)電容器的發(fā)展前景
    1.3 超級(jí)電容器電極材料
        1.3.1 雙電層電極材料
        1.3.2 贗電容電極材料
    1.4 二氧化鈦納米管陣列在超級(jí)電容中的應(yīng)用研究
    1.5 石墨烯量子點(diǎn)的簡(jiǎn)介
        1.5.1 石墨烯量子點(diǎn)的制備
        1.5.2 石墨烯量子點(diǎn)在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究
    1.6 本課題研究的目的與內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑
        2.1.2 主要儀器設(shè)備
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X射線衍射分析（XRD）
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）
        2.2.3 透射電子顯微鏡分析（TEM）
        2.2.4 能譜分析儀（EDS）
        2.2.5 拉曼光譜分析（Raman）
        2.2.6 熱重分析（TGA）
        2.2.7 X射線光電子能譜（XPS）
    2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.3.1 電極測(cè)試體系
        2.3.2 循環(huán)伏安法測(cè)試
        2.3.3 恒流充放電測(cè)試
        2.3.4 交流阻抗譜測(cè)試
    2.4 本章小結(jié)
第三章 功能化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 二次陽(yáng)極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列
        3.2.2 堿催化水相分子融合法制備功能化石墨烯量子點(diǎn)
        3.2.3 電泳沉積法制備石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料
        3.2.4 石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料的電化學(xué)性能測(cè)試
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 功能化石墨烯量子點(diǎn)的表征
        3.3.2 功能化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料的表征
        3.3.3 功能化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料的電容性能比較
        3.3.4 沉積電壓和時(shí)間對(duì)胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管的電容性能影響35
        3.3.5 退火溫度對(duì)胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料電容性能影響37
    3.4 本章小結(jié)
第四章 胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料表征及其在對(duì)稱型超級(jí)電容器中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 二次陽(yáng)極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列
        4.2.2 胺基化石墨烯量子點(diǎn)的制備
        4.2.3 電泳沉積法制備胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管復(fù)合材料
        4.2.4 復(fù)合材料對(duì)稱型超級(jí)電容器在水系電解液中的電化學(xué)性能測(cè)試
        4.2.5 復(fù)合材料對(duì)稱型超級(jí)電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電化學(xué)性能測(cè)試
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料的表征
        4.3.2 胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料的三電極電容性能研究
        4.3.3 復(fù)合材料對(duì)稱型超級(jí)電容器在水系電解液中的電容性能研究
        4.3.4 復(fù)合材料對(duì)稱型超級(jí)電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電容性能研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列非對(duì)稱型超級(jí)電容器的電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 石墨烯水凝膠的制備
        5.2.2 胺基化石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦納米管陣列電極的制備
        5.2.3 復(fù)合材料非對(duì)稱型超級(jí)電容器的組裝及其電化學(xué)性能測(cè)試
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.3.1 石墨烯水凝膠的SEM表征
        5.3.2 復(fù)合材料非對(duì)稱型超級(jí)電容器在水系電解液中的電容性能研究
        5.3.3 復(fù)合材料非對(duì)稱型超級(jí)電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電容性能研究
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與研究展望
    6.1 全文結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀碩士學(xué)位期間科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于介孔碳載體的高容量超級(jí)電容器復(fù)合電極材料的制備及性能研究[D]. 張晶.蘭州理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3283883