發(fā)布時間：2021-07-14 09:36

　　超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能器件,具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等特點,在混合動力汽車、電信通訊、軍事等領域有著廣闊的應用市場。與電池相比,超級電容器具有高的功率密度,但是它低的能量密度限制其應用,因此開發(fā)出高能量密度、高功率密度且使用壽命長的超級電容器是目前研究的熱點。石墨烯量子點具有小尺寸組裝優(yōu)勢、高導電性、高比表面積、高的化學穩(wěn)定性和豐富的官能團等特性,可以作為高活性物質(zhì)應用于超級電容器領域。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、導電性和水溶性好的胺基化石墨烯量子點,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電性的二氧化鈦納米管陣列作為三維導電基底,采用電泳沉積技術,將胺基化石墨烯量子點負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/二氧化鈦納米管陣列超級電容器。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個方面:1.功能化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列復合材料的制備及其電化學性能研究。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和胺基化石墨烯... 

【文章來源】：上海大學上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器簡介
        1.2.1 超級電容器的工作原理
        1.2.2 超級電容器的結構與分類
        1.2.3 超級電容器的特點
        1.2.4 超級電容器的應用領域
        1.2.5 超級電容器的發(fā)展前景
    1.3 超級電容器電極材料
        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電容中的應用研究
    1.5 石墨烯量子點的簡介
        1.5.1 石墨烯量子點的制備
        1.5.2 石墨烯量子點在超級電容器中的應用研究
    1.6 本課題研究的目的與內(nèi)容
第二章 實驗材料與實驗方法
    2.1 實驗原料及儀器設備
        2.1.1 實驗藥品和試劑
        2.1.2 主要儀器設備
    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 電化學性能測試
        2.3.1 電極測試體系
        2.3.2 循環(huán)伏安法測試
        2.3.3 恒流充放電測試
        2.3.4 交流阻抗譜測試
    2.4 本章小結
第三章 功能化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列復合材料的制備及其電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 二次陽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
        3.2.3 電泳沉積法制備石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料
        3.2.4 石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料的電化學性能測試
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 功能化石墨烯量子點的表征
        3.3.2 功能化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料的表征
        3.3.3 功能化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料的電容性能比較
        3.3.4 沉積電壓和時間對胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管的電容性能影響35
        3.3.5 退火溫度對胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料電容性能影響37
    3.4 本章小結
第四章 胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列復合材料表征及其在對稱型超級電容器中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 二次陽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的制備
        4.2.3 電泳沉積法制備胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料
        4.2.4 復合材料對稱型超級電容器在水系電解液中的電化學性能測試
        4.2.5 復合材料對稱型超級電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電化學性能測試
    4.3 實驗結果與討論
        4.3.1 胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列復合材料的表征
        4.3.2 胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列復合材料的三電極電容性能研究
        4.3.3 復合材料對稱型超級電容器在水系電解液中的電容性能研究
        4.3.4 復合材料對稱型超級電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電容性能研究
    4.4 本章小結
第五章 胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列非對稱型超級電容器的電化學性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 石墨烯水凝膠的制備
        5.2.2 胺基化石墨烯量子點/二氧化鈦納米管陣列電極的制備
        5.2.3 復合材料非對稱型超級電容器的組裝及其電化學性能測試
    5.3 實驗結果與討論
        5.3.1 石墨烯水凝膠的SEM表征
        5.3.2 復合材料非對稱型超級電容器在水系電解液中的電容性能研究
        5.3.3 復合材料非對稱型超級電容器在固態(tài)凝膠電解質(zhì)中的電容性能研究
    5.4 本章小結
第六章 結論與研究展望
    6.1 全文結論
    6.2 研究展望
參考文獻
作者在攻讀碩士學位期間科研成果
致謝


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



本文編號：3283883