超級(jí)電容器是一種介于電池和電容之間的新型儲(chǔ)能器件,它具有較高的能量密度和功率密度,同時(shí)也保持了良好的循環(huán)性能,可以說是連接了傳統(tǒng)電池和傳統(tǒng)電容器的一座橋梁。為了進(jìn)一步提高其比容量,本文以氧化石墨烯作為基底,通過一步原位生長,分別制備了 S修飾的石墨烯與四氧化三錳的復(fù)合材料及石墨烯與納米花二氧化錳的復(fù)合材料,并探究了其作為超級(jí)電容器電極材料的性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)使用硫脲和高錳酸鉀分別作為硫源和錳源,通過一步水熱法原位生長制備得到了 S-Mn3O4/graphene復(fù)合材料。其中,硫脲和高錳酸鉀反應(yīng)制得的Mn3O4晶體均勻地分散在石墨烯表面。同時(shí),在硫脲還原氧化石墨烯時(shí),含硫官能團(tuán)成功嫁接到石墨烯的碳原子上。在石墨烯表面嫁接的含硫官能團(tuán),可以提供一定量的能量,這些能量既可以補(bǔ)償石墨烯團(tuán)聚和晶體團(tuán)聚造成的的比容量的損失,又能進(jìn)一步提高比電容。在合成該新型復(fù)合材料時(shí),探討了在合成過程中四氧化三錳的生長條件。對(duì)新型復(fù)合材料進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)試并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析,其具有最大比容量128F/g,循環(huán)2000次后依然保持98%的原始比容量。(2)使用高錳酸鉀作為錳源,通過水熱法制備了石墨...

【文章頁數(shù)】：48 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1. 引言
    1.1 超級(jí)電容器簡介
    1.2 超級(jí)電容器的分類
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 法拉第贗電容器
    1.3 超級(jí)電容器的電極材料
        1.3.1 碳基材料
        1.3.2 過渡金屬氧化物基材料
        1.3.3 導(dǎo)電聚合物基材料
    1.4 研究現(xiàn)狀
    1.5 選題內(nèi)容及意義
        1.5.1 研究的意義
        1.5.2 研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
2. 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器以及表征手段
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
    2.2 電極材料的表征方法以及儀器
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X射線衍射儀(XRD)
        2.2.4 X射線光電子能譜儀(XPS)
    2.3 超級(jí)電容器的制備
        2.3.1 電極片的制作
        2.3.2 簡易超級(jí)電容器的制作
    2.4 合成材料電化學(xué)性能的表征方法
        2.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)
        2.4.2 恒流充放電測(cè)試(GCD)
        2.4.3 循環(huán)性能測(cè)試
        2.4.4 電化學(xué)交流阻抗測(cè)試(EIS)
3. S-Mn₃O₄/graphene復(fù)合電極材料的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 新型復(fù)合電極材料的制備
        3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制備
        3.2.2 S-Mn₃O₄/graphene的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 XRD測(cè)試結(jié)果與分析
        3.3.2 SEM測(cè)試結(jié)果與分析
        3.3.3 XPS測(cè)試結(jié)果與分析
        3.3.4 TEM測(cè)試結(jié)果與分析
    3.4 對(duì)該新型復(fù)合材料的進(jìn)一步探究
    3.5. 復(fù)合材料的電化學(xué)性能測(cè)試
        3.5.1 簡易電容器的組裝
        3.5.2 三電極系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與討論
        3.5.3 新型復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安特性測(cè)試
        3.5.4 新型復(fù)合電極材料的恒流充放電測(cè)試
        3.5.5 新型復(fù)合電極材料的循環(huán)性測(cè)試
        3.5.6 新型復(fù)合電極材料的交流阻抗測(cè)試
    3.6 本章小結(jié)
4. 石墨烯/納米花二氧化錳復(fù)合電極材料的研究
    4.1 引言
    4.2 石墨烯/納米花二氧化錳材料的制備
        4.2.1 氧化石墨烯(GO)的制備
        4.2.2 石墨烯/納米花二氧化錳復(fù)合材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 XRD測(cè)試結(jié)果與分析
        4.3.2 SEM測(cè)試結(jié)果與分析
        4.3.3 TEM測(cè)試結(jié)果與分析
    4.4 石墨烯/納米花二氧化錳復(fù)合材料的電化學(xué)測(cè)試
        4.4.1 二電極體系
        4.4.2 三電極系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與討論
    4.5 本章小結(jié)
5. 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3811075