超級電容器作為新型儲能設備,具有循環(huán)壽命長、原理簡單、電荷運輸能力強等優(yōu)點,為21世紀日益增加的能源需求提供了一個極具前景的選擇。電極材料的優(yōu)劣是影響超級電容器性能的關鍵因素,分為碳材料、導電聚合物和金屬氧化物,但這些材料單獨使用時存在諸多缺陷。如石墨烯是一種具有二維片層結(jié)構(gòu)的碳材料,具有比表面積大、導電性優(yōu)異等特點,但其比電容較低;聚吡咯(Ppy)作為一種典型的導電聚合物,具有較好的電容性能且對環(huán)境友好,但Ppy的循環(huán)穩(wěn)定性和機械性能較差;四氧化三鈷(Co₃O₄)是一種過渡金屬氧化物,其理論比電容高達3560 F/g,但其導電性及循環(huán)穩(wěn)定性較差。鑒于單一材料各有優(yōu)缺點,所以本論文以石墨烯及氮修飾石墨烯為基底,分別與Ppy、Co₃O₄結(jié)合,取長補短,以得到更為理想的復合電極材料。本論文研究內(nèi)容如下:(1)采用單極脈沖電化學沉積法在石墨烯(RGO)修飾的鉑基體上制備了電活性石墨烯/聚吡咯/鐵氰根(RGO/Ppy/FCN^3-)復合膜。通過傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜、掃描電鏡(...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 超級電容器的分類及儲能機理
    1.2 超級電容器的電極材料
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 聚吡咯(Ppy)
        1.2.3 四氧化三鈷(Co₃O₄)
        1.2.4 復合材料
    1.3 本課題研究目的及意義
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及儀器
    2.2 氧化石墨烯的制備
    2.3 RGO/Ppy/FCN^3-復合膜的制備
    2.4 不同N摻雜石墨烯/四氧化三鈷納米復合材料的制備
        2.4.1 不同氨基N含量石墨烯的制備
        2.4.2 高溫熱解法N摻雜-石墨烯的制備
        2.4.3 吡咯N摻雜-石墨烯的制備
        2.4.4 吡啶N摻雜-石墨烯制備
        2.4.5 不同氮活性位點RGO/Co₃O₄材料的制備
    2.5 電極片的制備
    2.6 分析測試方法
        2.6.1 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.6.2 恒電流充放電測試
        2.6.3 交流阻抗測試
        2.6.4 傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)
        2.6.5 X射線衍射儀(XRD)
        2.6.6 透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.6.7 拉曼光譜分析
        2.6.8 BET比表面積測試法
第三章 單極脈沖電沉積RGO/Ppy/FCN^3-復合膜及其超級電容器性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 儀器與試劑
        3.2.2 電極預處理
        3.2.3 復合膜的制備
        3.2.4 復合膜性能實驗
    3.3.結(jié)果與討論
        3.3.1 RGO/Ppy/FCN^3-復合膜的組成與微觀形貌分析
        3.3.2 循環(huán)伏安測試
        3.3.3 恒電流充放電測試
        3.3.4 循環(huán)性能測試
        3.3.5 電化學阻抗測試
    3.4 小結(jié)
第四章 氨基修飾RGO/Co₃O₄復合材料的制備及超級電容器性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 藥品與試劑
        4.2.2 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的制備
        4.2.3 結(jié)構(gòu)表征
        4.2.4 電化學性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 GO的形貌及元素組成分析
        4.3.2 NH₂-Gs前驅(qū)體的形貌及元素組成分析
        4.3.3 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的SEM表征及TEM表征
        4.3.4 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的FTIR、XRD及Raman表征
        4.3.5 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的XPS表征
        4.3.6 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的比表面積測試及TGA分析
        4.3.7 Co₃O₄/NH₂-Gs復合材料的電化學性能測試
    4.4 小結(jié)
第五章 不同種類氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的制備及超級電容器性能
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 藥品與試劑
        5.2.2 不同氮摻雜石墨烯/四氧化三鈷復合材料的制備
        5.2.3 結(jié)構(gòu)表征
        5.2.4 電化學性能測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 不同氮修飾石墨烯前驅(qū)體的SEM表征
        5.3.2 不同氮修飾石墨烯前驅(qū)體的XPS表征
        5.3.3 不同氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的SEM表征
        5.3.4 不同氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的FTIR和XRD表征
        5.3.5 不同氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的XPS表征
        5.3.6 不同氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的比表面積測試
        5.3.7 不同氮修飾RGO/Co₃O₄復合材料的電化學性能測試
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3762853