一步碳化PEG200合成三維石墨烯材料及其電化學(xué)應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-08 01:30
石墨烯因具有大理論比表面積和高電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)在超級(jí)電容器、鋰離子電池(LIB)等領(lǐng)域都具有很大的應(yīng)用潛力。然而,結(jié)構(gòu)熱力學(xué)不穩(wěn)定性導(dǎo)致的褶皺和堆疊的形成使石墨烯在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出的的電化學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。于是,我們需要對(duì)石墨烯材料進(jìn)行有效的功能化設(shè)計(jì)。在眾多方法中,三維石墨烯材料的構(gòu)建能夠增加孔結(jié)構(gòu)和比表面積,有利于離子和電子的運(yùn)輸。此外,對(duì)石墨烯材料進(jìn)行摻雜處理,如N原子摻雜,能夠改善材料表面的潤(rùn)濕性和導(dǎo)電性,進(jìn)而提高它的電化學(xué)性能。本論文以氧化鎂(MgO)催化劑和模板、聚乙二醇200(PEG200)為碳源合成了一系列三維石墨烯材料并對(duì)其電化學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了研究。本論文的主要工作如下:本論文首先以MgO為催化劑、PEG200為碳源,通過一步碳化法合成三維石墨烯材料。經(jīng)掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、N2吸附/脫附測(cè)試、循環(huán)伏安(CV)和恒流充放電(GCD)等方法,我們對(duì)碳產(chǎn)品的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并對(duì)在不同碳化溫度、不同PEG200與MgO質(zhì)量比條件下制備的碳材料進(jìn)行電化學(xué)性能對(duì)比。結(jié)果表明:所制備的碳產(chǎn)品具有較大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)。在碳...
【文章來(lái)源】:東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:76 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1幾種碳納米材料.?(a)富勒。唬ǎ猓﹩伪谔技{米管;(c)多壁碳納米管;(d)石墨烯??Fig.?1-1?Several?carbon?nanomaterials:?(a)?fullerene;?(b)?single-walled?carbon?nanotubes;?(c)?multi-walled??
?東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文????衫萌缦聢D2-2所示的模擬等效串聯(lián)電阻圖進(jìn)行展示。其中,凡是溶液電阻;&是??極化電阻;#代表Warburg區(qū)域的阻抗;CP£代表著雙電層電容器的常相位角。??CPE?W???IHw^i??—fl/My—??^?Mfi—??Rp??圖2-2等效串聯(lián)電阻圖??Fig.?2-2?Equivalent?series?resistance?diagram??2.2.4_2鋰離子電池??首先按照8:1:1的質(zhì)量比分別稱。疲牵蟆(dǎo)電劑和PVDF粉末。先將FGs和導(dǎo)電劑??分別置于瑪瑙研缽中研磨30?min左右,然后將研磨的FGs和導(dǎo)電劑混合繼續(xù)研磨20??min使兩者均勻分散后放置一旁備用。隨后將稱取的PVDF粉末置于瑪瑙研鉢中并滴加??適量的NMP進(jìn)行研磨,待PVDF完全溶解后加入磨細(xì)的粉末繼續(xù)快速研磨并利用NMP??調(diào)制成適中粘度的均勻漿料。最后,利用刮膜器150叫1?一側(cè)將漿料均勻涂覆在己預(yù)先??清洗干凈和壓平的銅箔上并置于80°C的真空干燥箱中干燥約12?h。冷卻后經(jīng)切片機(jī)切??割成合適尺寸的圓片用于組裝紐扣電池。??本實(shí)驗(yàn)中鋰離子電池的組裝相關(guān)操作均在高純Ar氛圍的手套箱中進(jìn)行,且操作期??間箱內(nèi)的水氧含量沒具體操作如下:以上述制得的活性材料極片為負(fù)極,金屬??鋰片為正極,聚丙烯隔膜為分離隔膜,lmol/LLiPF6(EC:DMC=l:lvol%)為電解液,??按照?qǐng)D2-3的組裝方式利用壓片機(jī)封裝成CR2032型紐扣電池。待組裝好的電池靜置一??夜后,篩選出未出現(xiàn)短路的電池用作電化學(xué)性能測(cè)試。??負(fù)極冗??r ̄??—?彈片??墊片??-?-?銅箔
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的OLED研究進(jìn)展[J]. 王作智,張劍鋒,張志坤,汪偉,劉兆平. 表面技術(shù). 2019(06)
[2]納米石墨烯復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 任芳,朱光明,任鵬剛. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2014(02)
[3]拓?fù)淙毕輰?duì)碳納米管電學(xué)性能的影響[J]. 張麗芳,胡慧芳. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(10)
博士論文
[1]石墨烯基碳納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 曾凡焱.湖南大學(xué) 2013
[2]新型碳納米材料的制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究[D]. 戴劍鋒.蘭州理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]三維石墨烯基碳材料的制備及儲(chǔ)鈉性能研究[D]. 康孟孟.太原理工大學(xué) 2019
本文編號(hào):3482731
【文章來(lái)源】:東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:76 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1幾種碳納米材料.?(a)富勒。唬ǎ猓﹩伪谔技{米管;(c)多壁碳納米管;(d)石墨烯??Fig.?1-1?Several?carbon?nanomaterials:?(a)?fullerene;?(b)?single-walled?carbon?nanotubes;?(c)?multi-walled??
?東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文????衫萌缦聢D2-2所示的模擬等效串聯(lián)電阻圖進(jìn)行展示。其中,凡是溶液電阻;&是??極化電阻;#代表Warburg區(qū)域的阻抗;CP£代表著雙電層電容器的常相位角。??CPE?W???IHw^i??—fl/My—??^?Mfi—??Rp??圖2-2等效串聯(lián)電阻圖??Fig.?2-2?Equivalent?series?resistance?diagram??2.2.4_2鋰離子電池??首先按照8:1:1的質(zhì)量比分別稱。疲牵蟆(dǎo)電劑和PVDF粉末。先將FGs和導(dǎo)電劑??分別置于瑪瑙研缽中研磨30?min左右,然后將研磨的FGs和導(dǎo)電劑混合繼續(xù)研磨20??min使兩者均勻分散后放置一旁備用。隨后將稱取的PVDF粉末置于瑪瑙研鉢中并滴加??適量的NMP進(jìn)行研磨,待PVDF完全溶解后加入磨細(xì)的粉末繼續(xù)快速研磨并利用NMP??調(diào)制成適中粘度的均勻漿料。最后,利用刮膜器150叫1?一側(cè)將漿料均勻涂覆在己預(yù)先??清洗干凈和壓平的銅箔上并置于80°C的真空干燥箱中干燥約12?h。冷卻后經(jīng)切片機(jī)切??割成合適尺寸的圓片用于組裝紐扣電池。??本實(shí)驗(yàn)中鋰離子電池的組裝相關(guān)操作均在高純Ar氛圍的手套箱中進(jìn)行,且操作期??間箱內(nèi)的水氧含量沒具體操作如下:以上述制得的活性材料極片為負(fù)極,金屬??鋰片為正極,聚丙烯隔膜為分離隔膜,lmol/LLiPF6(EC:DMC=l:lvol%)為電解液,??按照?qǐng)D2-3的組裝方式利用壓片機(jī)封裝成CR2032型紐扣電池。待組裝好的電池靜置一??夜后,篩選出未出現(xiàn)短路的電池用作電化學(xué)性能測(cè)試。??負(fù)極冗??r ̄??—?彈片??墊片??-?-?銅箔
?東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文????衫萌缦聢D2-2所示的模擬等效串聯(lián)電阻圖進(jìn)行展示。其中,凡是溶液電阻;&是??極化電阻;#代表Warburg區(qū)域的阻抗;CP£代表著雙電層電容器的常相位角。??CPE?W???IHw^i??—fl/My—??^?Mfi—??Rp??圖2-2等效串聯(lián)電阻圖??Fig.?2-2?Equivalent?series?resistance?diagram??2.2.4_2鋰離子電池??首先按照8:1:1的質(zhì)量比分別稱。疲牵蟆(dǎo)電劑和PVDF粉末。先將FGs和導(dǎo)電劑??分別置于瑪瑙研缽中研磨30?min左右,然后將研磨的FGs和導(dǎo)電劑混合繼續(xù)研磨20??min使兩者均勻分散后放置一旁備用。隨后將稱取的PVDF粉末置于瑪瑙研鉢中并滴加??適量的NMP進(jìn)行研磨,待PVDF完全溶解后加入磨細(xì)的粉末繼續(xù)快速研磨并利用NMP??調(diào)制成適中粘度的均勻漿料。最后,利用刮膜器150叫1?一側(cè)將漿料均勻涂覆在己預(yù)先??清洗干凈和壓平的銅箔上并置于80°C的真空干燥箱中干燥約12?h。冷卻后經(jīng)切片機(jī)切??割成合適尺寸的圓片用于組裝紐扣電池。??本實(shí)驗(yàn)中鋰離子電池的組裝相關(guān)操作均在高純Ar氛圍的手套箱中進(jìn)行,且操作期??間箱內(nèi)的水氧含量沒具體操作如下:以上述制得的活性材料極片為負(fù)極,金屬??鋰片為正極,聚丙烯隔膜為分離隔膜,lmol/LLiPF6(EC:DMC=l:lvol%)為電解液,??按照?qǐng)D2-3的組裝方式利用壓片機(jī)封裝成CR2032型紐扣電池。待組裝好的電池靜置一??夜后,篩選出未出現(xiàn)短路的電池用作電化學(xué)性能測(cè)試。??負(fù)極冗??r ̄??—?彈片??墊片??-?-?銅箔
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的OLED研究進(jìn)展[J]. 王作智,張劍鋒,張志坤,汪偉,劉兆平. 表面技術(shù). 2019(06)
[2]納米石墨烯復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 任芳,朱光明,任鵬剛. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2014(02)
[3]拓?fù)淙毕輰?duì)碳納米管電學(xué)性能的影響[J]. 張麗芳,胡慧芳. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(10)
博士論文
[1]石墨烯基碳納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 曾凡焱.湖南大學(xué) 2013
[2]新型碳納米材料的制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究[D]. 戴劍鋒.蘭州理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]三維石墨烯基碳材料的制備及儲(chǔ)鈉性能研究[D]. 康孟孟.太原理工大學(xué) 2019
本文編號(hào):3482731
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