本文關(guān)鍵詞：笨胺與吡咯復(fù)合的石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜超級(jí)電容器材料的電化學(xué)制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自從石墨烯在2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),它在超級(jí)電容器領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。而氧化石墨烯(GO)電化學(xué)還原法則是一種有效的低缺陷石墨烯制備方法。此前,我們研究組發(fā)現(xiàn)了神奇的GO泡沫膜,還原后可以得到一種超薄的石墨烯薄膜材料。使用這種方法,我們可以將GO在鈦網(wǎng)上涂覆形成網(wǎng)格狀泡沫膜陣列(LFF),還原后得到的石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜(rGO LFF)可以作為一種超級(jí)電容器材料。相比于單獨(dú)的還原石墨烯(rGO)泡沫膜由于鈦網(wǎng)的骨架作用彌補(bǔ)了其容易破損的缺點(diǎn),同時(shí)由于鈦網(wǎng)本身形狀的可塑性使得其能夠有效地定制所需要的形狀,我們看到了這種材料在可穿戴式設(shè)備上具有巨大的應(yīng)用前景。由于鈦網(wǎng)的骨架支撐作用的存在,我們可以對(duì)這種石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜材料進(jìn)行一定的修飾加工而不必?fù)?dān)心由于它的本身脆弱容易在修飾過(guò)程中發(fā)生破損。我們采用電沉積方法在rGO表面生長(zhǎng)上了聚吡咯(Ppy)以及聚苯胺(Pani)等有機(jī)聚合物,進(jìn)而從rGO LFF得到了Ppy/rGO LFF和Pani/rGO LFF等材料,利用導(dǎo)電聚合物的贗電容以及對(duì)材料比表面積擴(kuò)展的使得材料的電容性能得到了有效的提升,我們進(jìn)一步使用電共沉積的方法將吡咯與苯胺共聚生長(zhǎng)在rGO表面并研究了它們的電容特性。經(jīng)過(guò)測(cè)試,rGO LFF表現(xiàn)出了149.6 F g~(-1)和157.1 F cm~(-3)的質(zhì)量比電容以及體積比電容,而導(dǎo)電聚合物的生長(zhǎng)則使得材料的比電容得到了進(jìn)一步的增大。Pani/rGO LFF比電容以循環(huán)伏安法(CV)測(cè)試在10 mV s~(-1)的掃速下能夠達(dá)到633.4 F g~(-1)和664.7 F cm~(-3),在電流密度為在33.3 g~(-1)的大電流恒電流充放電(GCD)測(cè)試中表現(xiàn)出了250.0 F g~(-1)以及262.5 F cm~(-3)的比電容。在循環(huán)充放電測(cè)試中,經(jīng)過(guò)5000次的大電流充放電后,在酸性環(huán)境中Ppy/rGO LFF保持了161.7F g~(-1)的最高比電容,而在中性環(huán)境中則是Pani/rGO LFF保持最高的127.9 F g~(-1)的比電容。在該循環(huán)充放電測(cè)試中,以1：3的Py與Ani濃度比例制備的Ppy-Pani/RGO LFF在酸性環(huán)境中表現(xiàn)近似于Ppy/rGO LFF,而在中性環(huán)境中的表現(xiàn)則近似于Pani/rGO LFF,這很好地綜合了Ppy/rGO LFF和Pani/rGO LFF兩者的優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 泡沫膜 電還原 石墨烯 聚苯胺 聚吡咯 電沉積 電共沉積 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 石墨烯簡(jiǎn)介12-15
• 1.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 石墨烯的性質(zhì)13-14
• 1.1.3 石墨烯的制備14-15
• 1.1.4 石墨烯的應(yīng)用15
• 1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介15-17
• 1.2.1 超級(jí)電容器的分類(lèi)15-16
• 1.2.2 超級(jí)電容器的性質(zhì)16
• 1.2.3 超級(jí)電容器的材料16-17
• 1.3 石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜超級(jí)電容器材料17-18
• 1.3.1 石墨烯泡沫膜17
• 1.3.2 石墨烯泡沫膜的應(yīng)用17
• 1.3.3 石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜材料17-18
• 論文主要工作介紹18-20
• 參考文獻(xiàn)20-26
• 第二章 電還原法制備石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜26-38
• 2.1 引言26-27
• 2.2. 實(shí)驗(yàn)部分27-29
• 2.2.1 試劑27
• 2.2.2 制備氧化石墨烯(GO)27
• 2.2.3 制備網(wǎng)格狀GO泡沫膜(GO LFF)27-28
• 2.2.4 電還原制備網(wǎng)格狀rGO泡沫膜(rGO LFF)28
• 2.2.5 電化學(xué)操作及測(cè)試28
• 2.2.6 表征28-29
• 2.3 結(jié)果討論29-34
• 2.3.1 GO材料的形貌29
• 2.3.2 rGO LFF材料的形貌29-31
• 2.3.3 GO LFF與rGO LFF材料性質(zhì)表征31-32
• 2.3.4 rGO LFF材料的電容性能研究32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 參考文獻(xiàn)35-38
• 第三章 電沉積法制備聚吡咯/石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜38-48
• 3.1 引言38-39
• 3.2. 實(shí)驗(yàn)部分39-40
• 3.2.1 試劑39
• 3.2.2 制備氧化石墨烯(GO)39
• 3.2.3 制備網(wǎng)格狀GO泡沫膜(GO LFF)39
• 3.2.4 電還原制備網(wǎng)格狀rGO泡沫膜(rGO LFF)39
• 3.2.5 電沉積法制備網(wǎng)格狀聚吡咯/rGO泡沫膜(Ppy/rGO LFF)39-40
• 3.2.6 電化學(xué)操作及測(cè)試40
• 3.2.7 表征40
• 3.3 結(jié)果討論40-44
• 3.3.1 Ppy/rGO LFF材料制備流程41
• 3.3.2 Ppy/rGO LFF材料的形貌結(jié)構(gòu)及表征41-42
• 3.3.3 rGO LFF材料的電容性能研究42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-48
• 第四章 電沉積法制備聚苯胺/石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜48-58
• 4.1 引言48-49
• 4.2. 實(shí)驗(yàn)部分49-51
• 4.2.1 試劑49
• 4.2.2 制備氧化石墨烯(GO)49
• 4.2.3 制備網(wǎng)格狀GO泡沫膜(GO LFF)49-50
• 4.2.4 電還原制備網(wǎng)格狀rGO泡沫膜(rGO LFF)50
• 4.2.5 電沉積法制備網(wǎng)格狀聚苯胺/rGO泡沫膜(Pani/rGO LFF)50
• 4.2.6 電化學(xué)操作及測(cè)試50-51
• 4.2.7 表征51
• 4.3 結(jié)果討論51-54
• 4.3.1 Pani/rGO LFF材料制備流程及其形貌結(jié)構(gòu)及表征51-52
• 4.3.2 rGO LFF材料的電容性能研究52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 第五章 電共沉積制備聚吡咯-聚苯胺/石墨烯鈦網(wǎng)泡沫膜及與其他鈦網(wǎng)泡沫膜的性能對(duì)比58-74
• 5.1 引言58-59
• 5.2. 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 5.2.1 試劑59
• 5.2.2 制備氧化石墨烯(GO)59-60
• 5.2.3 制備網(wǎng)格狀GO泡沫膜(GO LFF)60
• 5.2.4 電還原制備網(wǎng)格狀rGO泡沫膜(rGO LFF)60
• 5.2.5 電沉積法制備網(wǎng)格狀聚毗咯-聚苯胺/rGO泡沫膜(Ppy-Pani/rGO LFF)60
• 5.2.6 電化學(xué)操作及測(cè)試60-61
• 5.2.7 表征61
• 5.3 結(jié)果討論61-70
• 5.3.1 Ppy-Pani/rGO LFF材料制備流程及其形貌結(jié)構(gòu)及表征61-64
• 5.3.2 Ppy-Pani/rGO LFF材料的電容性能及其與其它LFF材料的對(duì)比64-68
• 5.3.3 不同LFF材料的性能分析與評(píng)價(jià)68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 參考文獻(xiàn)72-74
• 結(jié)論74-76
• 致謝76-78
• 在讀期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文78

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本文編號(hào)：329973