三維鉆孔石墨烯水凝膠除了保留了石墨烯原有的高導(dǎo)電性、高比表面積和高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)以外,還由于鉆孔過(guò)程形成了豐富的孔徑結(jié)構(gòu),又因?yàn)楠?dú)特的三維水凝膠結(jié)構(gòu),有效地防止了石墨烯片層之間的團(tuán)聚現(xiàn)象。以三維鉆孔石墨烯水凝膠為電極材料的超級(jí)電容器表現(xiàn)出較高的比電容和優(yōu)異的倍率性能及循環(huán)壽命。雖然以氧化鎳為電極材料的超級(jí)電容器表現(xiàn)出超高的比電容和能量密度,但是氧化鎳較低的導(dǎo)電率導(dǎo)致了其倍率性能和循環(huán)壽命較差。將氧化鎳與高導(dǎo)電率的石墨烯或碳納米管相結(jié)合,制備了石墨烯@氧化鎳和碳納米管@氧化鎳核殼復(fù)合材料,并獲得了較高的導(dǎo)電性能。本文將從合成三維鉆孔石墨烯水凝膠、石墨烯@氧化鎳和碳納米管@氧化鎳等高性能的電極材料和組裝非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器兩方面著手,通過(guò)提高比電容和擴(kuò)大電位窗口來(lái)增大超級(jí)電容器的能量密度。主要研究?jī)?nèi)容包括以下方面:(1)采用化學(xué)還原氧化石墨烯的方法合成三維石墨烯水凝膠,再利用鈷催化氣化和酸洗過(guò)程,制備了三維鉆孔石墨烯水凝膠。通過(guò)研究分析石墨烯/鈷粒子混合物當(dāng)中鈷粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與石墨烯表面鉆孔程度之間的關(guān)系,獲得了一套制備最佳鉆孔效果的三維鉆孔石墨烯水凝膠的工藝參數(shù)。當(dāng)鈷粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 w... 

【文章來(lái)源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２超級(jí)電容器的分類(lèi)

Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｔｏｎ?Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｂｏｎ??圖１－３電化學(xué)雙電層電容器示意圖。??Ｆｉｇ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ．??（２）贗電容器??１??Ｉ??ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??圖１－４贗電容器結(jié)構(gòu)示意圖。??Ｆｉｇ?１?－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ．??圖１－４為贗電容器結(jié)構(gòu)。與電化學(xué)雙電層電容器靜電存儲(chǔ)機(jī)制不同，贗電容??器通過(guò)法拉第過(guò)程儲(chǔ)存電荷，其涉及電極和電介質(zhì)之間的電荷轉(zhuǎn)移［３６］。當(dāng)在贗??電容器上施加電壓時(shí)，電極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這種過(guò)程主要是電荷穿過(guò)雙??５??

ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??圖１－４贗電容器結(jié)構(gòu)示意圖。??Ｆｉｇ?１?－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ．??圖１－４為贗電容器結(jié)構(gòu)。與電化學(xué)雙電層電容器靜電存儲(chǔ)機(jī)制不同，贗電容??器通過(guò)法拉第過(guò)程儲(chǔ)存電荷，其涉及電極和電介質(zhì)之間的電荷轉(zhuǎn)移［３６］。當(dāng)在贗??電容器上施加電壓時(shí)，電極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這種過(guò)程主要是電荷穿過(guò)雙??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effect of electrolytes on electrochemical properties of graphene sheet covered with polypyrrole thin layer[J]. Ya-meng CAI~(1,2),Zong-yi QIN~1,Long CHEN~2 1.State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, Donghua University,Shanghai 201620,China; 2.College of Material Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China.  Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)



本文編號(hào)：2924205