本文關鍵詞：基于石墨烯超級電容器電極材料性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯作為新型的二維碳材料,因具有比表面積大、導電性能好、質(zhì)量極輕等一系列性質(zhì),在超級電容器、半導體、鋰電池、光電子器件、航空航天等領域體現(xiàn)出巨大的應用價值。本文以石墨烯為基礎原料,通過打孔處理,制備多孔石墨烯電極材料及多孔石墨烯超級電容器；同時制備出CNTs@NiO復合物,并與多孔石墨烯構組成非對稱超級電容器。本文主要的研究成果包括以下幾個方面：(1)通過在石墨烯中加入鈷單質(zhì),經(jīng)過物理化學過程的處理,得到多孔結構的石墨烯。壓片處理多孔石墨烯,成功制備了多孔石墨烯(DGNs)超級電容器。多孔處理使得石墨烯表面或內(nèi)部產(chǎn)生納米尺寸大小的孔洞和介孔結構,帶電粒子在孔中的遷移受到更小的阻力,使得離子轉(zhuǎn)移電荷的能力得到更好的發(fā)揮,可以快速的傳輸很高的能量,達到提高電容器比電容的目的。在電流密度為1A/g時,原始石墨烯超級電容器和DGNs超級電容器的比電容分別為52.8F/g和75.8F/g,比電容提升了近43%。(2)通過酸化處理CNTs,再與硝酸鎳和尿素進行反應,成功制備了CNTs@NiO的復合物。以多孔石墨烯(DGNs)作為負極材料,CNTs@NiO復合物作為正極材料,成功制備了DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器。DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器的循環(huán)性能良好,經(jīng)過1000次循環(huán),比電容僅下降了約13%。在電流密度為1A/g時,DGNs對稱型超級電容器能量密度為10.52Wh/Kg,DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器達到了21.44Wh/Kg,性能的提升原因可能是由于非對稱結構改變了正極或負極材料,引入了贗電容,同時將超級電容器的電壓工作窗口從0、1V增加到0～1.6V。
【關鍵詞】：石墨烯 多孔 超級電容器 碳納米管 贗電容 非對稱
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-23
• 1.1 石墨烯10-16
• 1.1.1 石墨烯的結構與性質(zhì)10-11
• 1.1.2 石墨烯的制備方法11-13
• 1.1.3 其他方法13-14
• 1.1.4 石墨烯的相關方法表征介紹14-15
• 1.1.5 石墨烯在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2 超級電容器16-21
• 1.2.1 超級電容器的原理及結構16-18
• 1.2.2 超級電容器的常用測試手段18-20
• 1.2.3 超級電容器的發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.3 本文選題意義及研究內(nèi)容21-23
• 1.3.1 本文選題背景及意義21-22
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容22-23
• 2 石墨烯的制備與表征23-32
• 2.1 實驗所需試劑、設備及制備流程圖23-24
• 2.2 氧化石墨烯及石墨烯的制備及表征24-27
• 2.2.1 氧化石墨烯的制備24-26
• 2.2.2 石墨烯的制備26-27
• 2.3 氧化石墨烯及石墨烯的表征27-31
• 2.4 本章小結31-32
• 3 多孔石墨烯超級電容器的性能研究32-44
• 3.1 多孔石墨烯的制備、表征32-36
• 3.1.1 多孔石墨烯的制備方法32-33
• 3.1.2 多孔石墨烯的表征33-36
• 3.2 多孔石墨烯作為電極材料的超級電容器性能研究36-42
• 3.2.1 電極材料的制備方法36-37
• 3.2.2 多孔石墨烯超級電容器電化學性能測試及分析37-42
• 3.3 本章小結42-44
• 4 DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器的性能研究44-56
• 4.1 CNTs@NiO復合物電極材料的制備、表征44-48
• 4.1.1 CNTs@NiO復合物電極材料的制備44-45
• 4.1.2 CNTs@NiO復合物電極材料的表征45-48
• 4.2 DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器性能研究48-55
• 4.2.1 電極材料的制備及非對稱超級電容器的組裝48-50
• 4.2.2 DGNs//CNTs@NiO非對稱超級電容器電化學性能測試及分析50-55
• 4.3 本章小結55-56
• 5 結論56-57
• 參考文獻57-60
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果60-62
• 學位論文數(shù)據(jù)集62

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本文編號：475625