石墨烯/金屬有機(jī)配合物復(fù)合電極材料的制備與性能
發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 11:59
超級(jí)電容器因其功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、充放電速率快被認(rèn)為是很有前景的新一代儲(chǔ)能器件。進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的比電容和電化學(xué)穩(wěn)定性,可采用多種組分復(fù)合的方式來制備電極材料。石墨烯作為重要的超級(jí)電容器電極材料,其氧化還原剝離程度、功能化接枝及與其它贗電容材料復(fù)合都是當(dāng)今研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本論文就上述問題主要進(jìn)行了以下研究:1.首先利用經(jīng)典的Hummers法化學(xué)氧化剝離制備了氧化石墨烯（GO）,又通過簡單的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶劑還原法將其還原制備成還原石墨烯（rGO-DMF）并抽濾制成超柔性石墨烯紙。該石墨烯紙電化學(xué)性能良好,可作為柔性電極材料,有良好的應(yīng)用前景。rGO-DMF還原程度高,C/O原子比高達(dá)12.4,而后采用傅立葉紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）、拉曼（Raman）、X射線光電子能譜（XPS）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）等測試手段分析探討了DMF還原氧化石墨烯的機(jī)理。2.制備好的氧化石墨烯通過簡單的一步高溫溶劑回流法將1,5-二氨基蒽醌（DAAQ）接枝上進(jìn)行氨基功能化,同時(shí)加入廉價(jià)的、環(huán)境相容性好的七水合硫酸亞鐵（FeSO4...
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
常見儲(chǔ)能設(shè)備的Ragone圖
使得離子通過隔膜的能力強(qiáng)，但是對(duì)電子導(dǎo)體要是絕緣體，在電解液中化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，根據(jù)這些要求，目前較為常見的隔膜是PP隔膜。圖1-2 超級(jí)電容器器件結(jié)構(gòu)[7]Fig.1-2 The structure of supercapacitor device在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用方面，我國的超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展在世界上暫時(shí)處于相對(duì)落后的水平，大部分還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，真正工業(yè)化應(yīng)用的還很少，而日本、美國、韓國在工業(yè)化方面處于世界領(lǐng)先水平，尤其是日本的Panasonic、NEC和Elna公司生產(chǎn)的超級(jí)電容器占據(jù)了大部分的市場份額。但是隨著我們國家對(duì)超級(jí)電容器技術(shù)和材料研究的重視和投入的增加，相信未來我國超級(jí)電容器行業(yè)會(huì)得到飛速發(fā)展和應(yīng)用。1.3 超級(jí)電容器分類超級(jí)電容器的分類方式可以分為兩種，一種是按照儲(chǔ)能機(jī)理分類，另一種是按照器件組裝設(shè)計(jì)時(shí)兩極材料相同與否分類。首先按照儲(chǔ)能機(jī)理分類超級(jí)電容器可以分為電化學(xué)雙電層電容器（electrochemical double layer capacitor, EDLC），法拉第準(zhǔn)電容器，法拉第準(zhǔn)電容器又叫贗電容器（pseudo-capacitor），混合電容器（hybrid capacitor）。按照器件組裝來分
隔使電荷在電極材料表面吸附和解吸附來完成，當(dāng)外加一定電壓的時(shí)候，負(fù)極正電荷，同樣的，正極會(huì)吸引負(fù)電荷，通過電荷在電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電存能量，在這一過程中，只是單純的物理變化，不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此活性材保持較好，循環(huán)壽命可高達(dá) 500,000 圈，具體過程如圖 1-3 所示。但是相對(duì)于容器，雙電層超級(jí)電容器的功率密度會(huì)更高，這是因?yàn)殡p電層超級(jí)電容器一般納米材料作為電極，電荷運(yùn)動(dòng)距離較短，并且碳材料大的比表面積可以為電荷活性位點(diǎn)。雙電層電容器的質(zhì)量比電容 C（F g-1）可以用公式（1-1）來表示：（1 A 是離子能夠接觸的活性材料的表面積，d 是離子運(yùn)動(dòng)到活性材料表面的距離常數(shù)。根據(jù)公式可以看出，當(dāng) 和 d 不變的時(shí)候，活性材料的有效比表面積越容越大；當(dāng) 和 A 不變的時(shí)候，離子運(yùn)動(dòng)距離越短，比表面積越大，所以可以原則來設(shè)計(jì)電極材料，使之具有大的有效比表面積和合適的孔洞結(jié)構(gòu)。
【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]超級(jí)電容器氨基蒽醌電極材料的制備及改性[D]. 郗菲菲.大連理工大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3313426
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
常見儲(chǔ)能設(shè)備的Ragone圖
使得離子通過隔膜的能力強(qiáng)，但是對(duì)電子導(dǎo)體要是絕緣體，在電解液中化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，根據(jù)這些要求，目前較為常見的隔膜是PP隔膜。圖1-2 超級(jí)電容器器件結(jié)構(gòu)[7]Fig.1-2 The structure of supercapacitor device在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用方面，我國的超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展在世界上暫時(shí)處于相對(duì)落后的水平，大部分還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，真正工業(yè)化應(yīng)用的還很少，而日本、美國、韓國在工業(yè)化方面處于世界領(lǐng)先水平，尤其是日本的Panasonic、NEC和Elna公司生產(chǎn)的超級(jí)電容器占據(jù)了大部分的市場份額。但是隨著我們國家對(duì)超級(jí)電容器技術(shù)和材料研究的重視和投入的增加，相信未來我國超級(jí)電容器行業(yè)會(huì)得到飛速發(fā)展和應(yīng)用。1.3 超級(jí)電容器分類超級(jí)電容器的分類方式可以分為兩種，一種是按照儲(chǔ)能機(jī)理分類，另一種是按照器件組裝設(shè)計(jì)時(shí)兩極材料相同與否分類。首先按照儲(chǔ)能機(jī)理分類超級(jí)電容器可以分為電化學(xué)雙電層電容器（electrochemical double layer capacitor, EDLC），法拉第準(zhǔn)電容器，法拉第準(zhǔn)電容器又叫贗電容器（pseudo-capacitor），混合電容器（hybrid capacitor）。按照器件組裝來分
隔使電荷在電極材料表面吸附和解吸附來完成，當(dāng)外加一定電壓的時(shí)候，負(fù)極正電荷，同樣的，正極會(huì)吸引負(fù)電荷，通過電荷在電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電存能量，在這一過程中，只是單純的物理變化，不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此活性材保持較好，循環(huán)壽命可高達(dá) 500,000 圈，具體過程如圖 1-3 所示。但是相對(duì)于容器，雙電層超級(jí)電容器的功率密度會(huì)更高，這是因?yàn)殡p電層超級(jí)電容器一般納米材料作為電極，電荷運(yùn)動(dòng)距離較短，并且碳材料大的比表面積可以為電荷活性位點(diǎn)。雙電層電容器的質(zhì)量比電容 C（F g-1）可以用公式（1-1）來表示：（1 A 是離子能夠接觸的活性材料的表面積，d 是離子運(yùn)動(dòng)到活性材料表面的距離常數(shù)。根據(jù)公式可以看出，當(dāng) 和 d 不變的時(shí)候，活性材料的有效比表面積越容越大；當(dāng) 和 A 不變的時(shí)候，離子運(yùn)動(dòng)距離越短，比表面積越大，所以可以原則來設(shè)計(jì)電極材料，使之具有大的有效比表面積和合適的孔洞結(jié)構(gòu)。
【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]超級(jí)電容器氨基蒽醌電極材料的制備及改性[D]. 郗菲菲.大連理工大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3313426
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