本文關鍵詞：三維石墨烯基復合材料的制備及其超級電容器性能研究

  更多相關文章： 超級電容器 石墨烯 聚苯胺 二硫化鉬 二價陽離子插層 氣凝膠

【摘要】：近年來全球能源消耗速率飛快,發(fā)展可持續(xù)能源轉換與儲備技術成為科學進步的首要問題之一。超級電容器具有長循環(huán)壽命、快充放電速率、高功率密度等電化學優(yōu)勢,在能源儲備領域顯現(xiàn)出優(yōu)異的應用前景。石墨烯基復合材料可以將雙電層電容機理儲能和法拉第贗電容相結合,在超級電容器電極材料的研究中表現(xiàn)出強大的應用潛能。本文以石墨烯基復合氣凝膠材料——聚苯胺-石墨烯以及二硫化鉬-聚苯胺-石墨烯為研究對象,在以下兩個方面進行了深入探索：1、研究了聚苯胺-石墨烯二元復合氣凝膠電極材料。通過一種簡單的陽離子插層處理可以顯著優(yōu)化復合物形貌,提高復合物電化學性能：利用二價陽離子(Ni2+,Co2+,Cu2+,Mn2+)插層氧化石墨烯,再與聚苯胺超聲混合作為水熱反應前驅物,采用水熱法實現(xiàn)氧化石墨烯的還原后冷凍干燥得到最終產物。結果表明,陽離子插層不僅有效增加氧化石墨烯的層間距,并且優(yōu)化聚苯胺顆粒的尺寸與分布,增加復合物比表面積。復合材料中石墨烯和聚苯胺的物相均存在,陽離子改性后的二元復合物與改性前相比電化學性能有顯著提升,具體表現(xiàn)為理想的比電容值、倍率性及循環(huán)穩(wěn)定性。2、研究了二硫化鉬-聚苯胺-石墨烯三元復合氣凝膠電極材料。通過一種簡單的預分散處理可以明顯增加復合物的相容性,得到協(xié)同作用下的電化學性能：在水熱法合成的二硫化鉬中原位聚合苯胺單體得到二硫化鉬-聚苯胺復合材料,將此復合材料與氧化石墨烯超聲混合后水熱處理以還原氧化石墨烯,冷凍干燥得到最終產物。結果表明,水熱法合成的二硫化鉬為花狀形貌,其“花瓣”有利于聚苯胺顆粒的分散,與純聚苯胺顆粒相比有效抑制其團聚,從而增加復合物的比表面積。復合材料中三元組分均存在,石墨烯作為碳框架有效承載了二硫化鉬-聚苯胺二元復合材料,其超級電容器性能得到有效提升,具體表現(xiàn)為理想的比電容值、倍率性及循環(huán)穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：超級電容器 石墨烯 聚苯胺 二硫化鉬 二價陽離子插層 氣凝膠
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 超級電容器10-15
• 1.2.1 超級電容器簡介10-12
• 1.2.2 超級電容器的工作原理12-14
• 1.2.3 超級電容器的性能14-15
• 1.3 石墨烯15-18
• 1.3.1 石墨烯簡介15-16
• 1.3.2 石墨烯的結構16-17
• 1.3.3 石墨烯的性能17-18
• 1.4 石墨烯基超級電容器研究進展18-28
• 1.4.1 石墨烯基超級電容器電極材料的制備18-19
• 1.4.2 石墨烯基雙電層超級電容器19-24
• 1.4.3 石墨烯-聚苯胺-復合物基贗電容器24-28
• 1.5 本文的選題依據(jù)和研究內容28-30
• 第二章 復合電極的制備、表征與超級電容器性能評價30-38
• 2.1 實驗儀器及試劑30-32
• 2.1.1 實驗儀器30-32
• 2.2 石墨烯基復合電極材料的制備32-33
• 2.2.1 氧化石墨烯制備32-33
• 2.3 石墨烯基復合電極材料的表征33-34
• 2.4 超級電容器性能評價34-38
• 2.4.1 電化學測試體系34-35
• 2.4.2 電化學測試方法及性能評價35-38
• 第三章 PANI-rGO-M復合電極材料的制備及性能表征38-58
• 3.1 引言38-39
• 3.2 材料制備、表征及超級電容器性能測試39-41
• 3.2.1 樣品制備39-41
• 3.2.2 樣品表征41
• 3.2.3 超級電容器性能測試41
• 3.3 結果及討論41-57
• 3.3.1 氧化石墨烯(GO)的表征41-43
• 3.3.2 還原氧化石墨烯(rGO)的形貌表征43-44
• 3.3.3 PANI-rGO-M復合電極材料的表征44-57
• 3.4 本章小結57-58
• 第四章 MoS_2-PANI-rGO復合電極材料的制備及性能表征58-72
• 4.1 引言58-60
• 4.2 材料制備、表征及超級電容器性能測試60-62
• 4.2.1 樣品制備60-61
• 4.2.2 樣品表征61
• 4.2.3 超級電容器性能測試61-62
• 4.3 結果及討論62-70
• 4.3.1 MoS_2-PANI-rGO復合電極材料的表征62-70
• 4.4 本章小結70-72
• 第五章 結論72-74
• 參考文獻74-86
• 致謝86-88
• 個人簡歷88-90
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與取得的其它研究成果90

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本文編號：835335