【摘要】：超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能設(shè)備,具有功率密度大、使用壽命長(zhǎng)、比電容大等特點(diǎn),其中贗電容體系中聚苯胺電極具有成本低、制備簡(jiǎn)單、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)而受到熱捧。但聚苯胺電極存在循環(huán)穩(wěn)定性差、實(shí)際比電容低、電導(dǎo)率不高等問(wèn)題。作為新型碳材料的碳量子點(diǎn)及石墨烯都具有較大的比表面積,可以為電子傳輸及存儲(chǔ)提供更多的空間,碳材料在電化學(xué)方面表現(xiàn)出良好的特性。將新型碳材料引入聚苯胺體系中,制備復(fù)合材料,利用好碳材料及聚苯胺之間的協(xié)同效應(yīng),提高電化學(xué)性能。本文基于碳點(diǎn)的制備,并將石墨烯與碳點(diǎn)復(fù)合,制備出一種新型面-點(diǎn)結(jié)構(gòu)的碳材料。后將此類(lèi)碳材料應(yīng)用于聚苯胺基電極材料中進(jìn)行電化學(xué)應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:1選用微波法及電化學(xué)氧化法制備碳點(diǎn),微波法以丙三醇為碳源結(jié)合制備碳點(diǎn),同時(shí)丙三醇對(duì)碳點(diǎn)進(jìn)行鈍化修飾使得所制備的碳點(diǎn)具有良好的熒光性、水溶性。電化學(xué)氧化法以石墨棒為原料在電解條件下進(jìn)行剝離制備碳點(diǎn)。相比之下,微波法制備的碳點(diǎn)含有更為豐富的氫氧官能團(tuán),并且在制備工藝條件上簡(jiǎn)單可控,對(duì)碳點(diǎn)的形貌尺寸可進(jìn)行有效的調(diào)整,同時(shí)其制備時(shí)間較短,可進(jìn)行大規(guī)模制備,應(yīng)用前景更好。2選用微波法制備的碳點(diǎn),采用原位聚合法將其摻雜進(jìn)聚苯胺體系中,所制備的復(fù)合電極在導(dǎo)電率、比電容、循環(huán)穩(wěn)定性方面均有提高。在0.5 A/g電流密度下相比純聚苯胺,PANI@25minCQDs復(fù)合電極的比電容提升了 25.72%,在5 A/g電流密度下循環(huán)1000次保持78%的比容量。3引入石墨烯基體,將碳點(diǎn)與氧化石墨烯進(jìn)行水熱復(fù)合,成功制備出一種面-點(diǎn)結(jié)構(gòu)的碳材料。利用碳點(diǎn)的尺寸優(yōu)勢(shì)以及豐富的官能團(tuán),其對(duì)石墨烯進(jìn)行了有效的修飾,極大的改善了石墨烯堆疊現(xiàn)象,所制備出的GO@CQDs復(fù)合材料結(jié)構(gòu)更為平整、實(shí)際比表面積更大、機(jī)械強(qiáng)度更好。4 GO@CQDs復(fù)合進(jìn)聚苯胺體系中后,PANI@GO@CQDs復(fù)合電極的電化學(xué)性能得到了很大的提升,其中PANI@GO@30minCQDs在0.5 A/g的電流密度下相比純聚苯胺比電容提升51.43%,在循環(huán)穩(wěn)定性方面比電容保持在91%。5相比僅復(fù)合碳點(diǎn),石墨烯的加入,提供了更為穩(wěn)定的碳結(jié)構(gòu),使得制備出的PANI@GO@CQDs復(fù)合電極相比PANI@CQDs在電化學(xué)性能方面得到了更大的提升�？赡苁鞘┫鄬�(duì)大尺寸的穩(wěn)定片層狀碳結(jié)構(gòu)起到了關(guān)鍵作用,碳點(diǎn)作為納米級(jí)碳顆粒在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面貢獻(xiàn)沒(méi)有石墨烯大。圖[58]表[10]參[110]。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM53;TQ127.11
【圖文】：

而出現(xiàn)一種新型的碳同素異形體即石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）。這一新的發(fā)現(xiàn)使得他們逡逑成為２０１０年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，并引發(fā)了很多科研工作者對(duì)石墨烯的瘋熱逡逑研究。圖１．１為常見(jiàn)的碳納米材料，分別是金剛石、碳量子點(diǎn)、富勒烯、碳納米逡逑管和石墨烯。逡逑Ｎａｎｏ－ｄｉａｍｏｎｄ邐Ｃａｒｂｏｎ邋Ｄｏｔｓ邐Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ邐Ｃａｒｂｏｎ邋Ｎａｎｏｔｕｂｅ邋Ｇｒｅｐｈｅｎｅ逡逑圖１．１常見(jiàn)碳納米材料逡逑Ｆｉｇｌ．ｌ邋Ｃｏｍｍｏｎ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑隨著碳材料的不斷發(fā)展，憑借著自身特有的性質(zhì)已經(jīng)在能源、環(huán)境、高新技逡逑術(shù)產(chǎn)業(yè)等得到廣泛的應(yīng)用，并且朝著越來(lái)越環(huán)保和人性化的方向發(fā)展。以下主要逡逑介紹兩種新型碳材料碳量子點(diǎn)和石墨烯。逡逑ｉ－１－ｉ碳量子點(diǎn)逡逑在眾多碳納米材料中，碳量子點(diǎn)因具有特殊的熒光性而備受矚目，其首次被逡逑Ｘｕ等［８］人使用電弧放電法制備碳納米管時(shí)發(fā)現(xiàn)，元素分析顯示其碳含量為逡逑５３．９３％、氮含量為１．２０％、氫含量為２．５６％、氧含量４０．３３％。從定義上講，碳量逡逑子點(diǎn)是一個(gè)廣義的概念，總結(jié)為懸浮于溶劑中的直徑尺寸上小于１０ｎｍ的碳納米逡逑材料，簡(jiǎn)稱(chēng)為碳點(diǎn)（ＣＱＤｓ）。碳點(diǎn)不僅具有熒光性能，還表現(xiàn)出良好的生物兼容逡逑性、無(wú)毒性、易修飾性和易功能化等優(yōu)點(diǎn)

而出現(xiàn)一種新型的碳同素異形體即石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）。這一新的發(fā)現(xiàn)使得他們逡逑成為２０１０年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，并引發(fā)了很多科研工作者對(duì)石墨烯的瘋熱逡逑研究。圖１．１為常見(jiàn)的碳納米材料，分別是金剛石、碳量子點(diǎn)、富勒烯、碳納米逡逑管和石墨烯。逡逑Ｎａｎｏ－ｄｉａｍｏｎｄ邐Ｃａｒｂｏｎ邋Ｄｏｔｓ邐Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ邐Ｃａｒｂｏｎ邋Ｎａｎｏｔｕｂｅ邋Ｇｒｅｐｈｅｎｅ逡逑圖１．１常見(jiàn)碳納米材料逡逑Ｆｉｇｌ．ｌ邋Ｃｏｍｍｏｎ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑隨著碳材料的不斷發(fā)展，憑借著自身特有的性質(zhì)已經(jīng)在能源、環(huán)境、高新技逡逑術(shù)產(chǎn)業(yè)等得到廣泛的應(yīng)用，并且朝著越來(lái)越環(huán)保和人性化的方向發(fā)展。以下主要逡逑介紹兩種新型碳材料碳量子點(diǎn)和石墨烯。逡逑ｉ－１－ｉ碳量子點(diǎn)逡逑在眾多碳納米材料中，碳量子點(diǎn)因具有特殊的熒光性而備受矚目，其首次被逡逑Ｘｕ等［８］人使用電弧放電法制備碳納米管時(shí)發(fā)現(xiàn)，元素分析顯示其碳含量為逡逑５３．９３％、氮含量為１．２０％、氫含量為２．５６％、氧含量４０．３３％。從定義上講，碳量逡逑子點(diǎn)是一個(gè)廣義的概念，總結(jié)為懸浮于溶劑中的直徑尺寸上小于１０ｎｍ的碳納米逡逑材料，簡(jiǎn)稱(chēng)為碳點(diǎn)（ＣＱＤｓ）。碳點(diǎn)不僅具有熒光性能，還表現(xiàn)出良好的生物兼容逡逑性、無(wú)毒性、易修飾性和易功能化等優(yōu)點(diǎn)

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【參考文獻(xiàn)】

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1 張學(xué)敏;張立國(guó);鈕應(yīng)喜;鞠濤;李哲;范亞明;楊霏;張澤洪;張寶順;;外延生長(zhǎng)碳化硅-石墨烯薄膜的制備及表征研究[J];功能材料;2015年04期

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本文編號(hào)：2773005