超級電容器,是一種新型的儲能元器件,其基本工作原理和性能區(qū)別于傳統(tǒng)電容器,具有高功率和長壽命等諸多優(yōu)點,是近年來儲能領(lǐng)域的研究熱點之一。根據(jù)雙電層理論,比表面積越大,碳材料的比電容就越大。理論上,清潔石墨的面積比電容為20μF·cm-2,以石墨烯為例,其理論質(zhì)量比容量可高達550 F·g-1。但是,石墨烯在還原或者熱解是時候,由于含氧官能團的減少,石墨烯片層之間容易因π-π作用而出現(xiàn)團聚和堆積,大大降低了有效比表面積,水系電解液中所測得的比電容一般低于300 F·g-1,遠低于理論值。本論文通過將石墨烯與納米碳材料進行復合,以改善其電化學性能。具體研究內(nèi)容如下:(1)采用浸入還原法制備了石墨烯/碳納米管紙自支撐復合材料,石墨烯片層均勻的附著在碳納米管紙的表面,有效地緩解了石墨烯薄膜在還原過程的團聚和堆垛,形成GN/CNTP多孔的結(jié)構(gòu)。電化學測試表明,GN/CNTP復合材料具有較高的面積比電容,電流密度在3.2 m A·cm-2時,其面積比電容值為18.1 m F·cm-2;此外復合材料還具有優(yōu)異的倍率特性和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。(2)通過將多孔碳納米纖維與石墨烯進行自組裝,制備出了具有多級...

【文章頁數(shù)】：64 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 超級電容器簡介
        1.2.2 超級電容器的應用
    1.3 超級電容器的分類和儲能機理
        1.3.1 超級電容器的分類
        1.3.2 超級電容器的儲能機理
    1.4 超級電容器電極材料的研究進展
        1.4.1 碳材料的研究進展
    1.5 本課題研究的主要內(nèi)容
第二章 碳納米管紙復合石墨烯自支撐電極材料的制備及其超電容性能
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 原料與試劑
        2.2.2 GN/CNTP復合材料的制備
        2.2.3 樣品的表征
        2.2.4 電化學測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 GN/CNTP復合材料的物性表征
    2.4 小結(jié)
第三章多孔碳納米纖維復合石墨烯自支撐電極材料的制備及其超電容性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 原料與試劑
        3.2.2 CNF/GN自支撐復合材料的制備
        3.2.3 復合材料的物性表征
        3.2.4 電化學測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 物性表征
    3.4 小結(jié)
第四章 摻氮碳納米纖維復合石墨烯水凝膠電極材料的制備及其超電容特性
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 原料與試劑
        4.2.2 NCNF/GH復合材料的制備
        4.2.3 復合材料的物性表征
        4.2.4 電化學測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 物性表征
    4.4 小結(jié)
第五章 碳泡沫復合石墨烯自支撐電極材料的制備及其超電容特性
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 原料與試劑
        5.2.2 CF/GH材料的制備
        5.2.3 復合材料的物性表征
        5.2.4 電化學測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 物性表征
    5.4 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間學術(shù)論文發(fā)表情況



本文編號：3874782