隨著電動(dòng)汽車和新型便攜式電子設(shè)備的蓬勃發(fā)展,充電速度快和循環(huán)壽命長的超級電容器凸顯出其重要的地位。石墨烯作為活性炭、碳納米管的替代品,是未來最具潛力的超級電容器電極材料之一。石墨烯由于超大比表面積、高導(dǎo)電性等特點(diǎn),受到許多國家的青睞。但是,石墨烯在干燥之后易堆疊成層,使實(shí)際比表面積降低,導(dǎo)致石墨烯超級電容器的比容量和能量密度降低,使科研研究與實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重脫節(jié)。針對以上問題,本文從石墨烯的還原方法、超級電容器組裝和石墨烯摻雜改性方面來優(yōu)化石墨烯基超級電容器的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能,獲得兼具高比電容和高能量密度兩種特性的石墨烯基超級電容器電極材料。首先,通過改進(jìn)的Hummers法制備GO,研究雜質(zhì)離子和電導(dǎo)率對GO純凈度的影響。結(jié)果表明,在維持溫度在50℃左右,滲析時(shí)間為900min,可獲得較為純凈的GO。采用FTIR、BET、SEM和電化學(xué)表征研究水合肼還原法、水熱還原法和真空熱還原法三種還原方法對石墨烯形貌及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,水合肼還原法制備的石墨烯材料可有效避免石墨烯片層堆疊,組裝成超級電容器的比電容最大(173.75F/g),電阻RS最低(0.21W),經(jīng)1000次循環(huán),循...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 超級電容器概述
        1.1.1 水系超級電容器
        1.1.2 非水系超級電容器
    1.2 超級電容器的應(yīng)用
    1.3 石墨烯概述
        1.3.1 石墨烯
        1.3.2 石墨烯的制備方法
        1.3.3 氧化石墨烯的還原方法
    1.4 石墨烯基復(fù)合材料概述
        1.4.1 石墨烯/金屬氧化物復(fù)合材料
        1.4.2 石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料
    1.5 本課題的研究內(nèi)容及研究意義
2 石墨烯的制備及性能研究
    2.1 引言
    2.2 主要試劑及設(shè)備
    2.3 樣品的表征方法及性能測定
        2.3.1 X-射線衍射(XRD)分析
        2.3.2 紅外光譜(FTIR)分析
        2.3.3 比表面(BET)分析
        2.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.3.5 電化學(xué)性能表征
    2.4 氧化石墨的制備
    2.5 氧化石墨的純化
    2.6 還原氧化石墨烯的制備
        2.6.1 水合肼還原石墨烯的制備
        2.6.2 水熱還原石墨烯的制備
        2.6.3 真空熱還原石墨烯的制備
    2.7 結(jié)果與分析
        2.7.1 氧化石墨烯的純度測試分析
        2.7.2 紅外光譜分析
        2.7.3 比表面分析
        2.7.4 SEM和數(shù)碼照片分析
        2.7.5 不同還原方法對石墨烯超級電容器電化學(xué)性能的影響
    2.8 本章結(jié)論
3 石墨烯超級電容器的組裝及性能研究
    3.1 引言
    3.2 石墨烯超級電容器組裝
        3.2.1 主要材料及儀器
        3.2.2 石墨烯電極材料的制備
        3.2.3 石墨烯超級電容器的組裝
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 活性物質(zhì)的涂覆量對石墨烯超級電容器電化學(xué)性能的影響
        3.3.2 隔膜對石墨烯超級電容器電化學(xué)性能的影響
        3.3.3 電解質(zhì)對石墨烯超級電容器電化學(xué)性能的影響
    3.4 本章結(jié)論
4 石墨烯/C/Ni O/MnO₂復(fù)合材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 主要試劑及儀器
        4.2.2 材料的制備
        4.2.3 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        4.2.4 材料的電化學(xué)表征
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 紅外光譜分析
        4.3.3 SEM分析
        4.3.4 RGO、C/NiO、MnO₂、C/NiO/MnO₂、C/NiO/MnO₂/RGO材料電化學(xué)性能的影響
        4.3.5 不同RGO含量對C/NiO/MnO₂/RGO復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響
    4.4 本章結(jié)論
5 石墨烯/MoO₃/PANI復(fù)合材料的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 主要試劑及儀器
        5.2.2 材料的制備
        5.2.3 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        5.2.4 材料的電化學(xué)表征
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 XRD分析
        5.3.2 紅外光譜分析
        5.3.3 SEM分析
        5.3.4 RGO、MoO₃、PANI、MoO₃/PANI和MoO₃/PANI/RGO材料電化學(xué)性能的影響
        5.3.5 不同RGO含量對MoO₃/PANI/RGO復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響
    5.4 本章結(jié)論
6 結(jié)論及展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：3865768