本文關鍵詞：三維石墨烯及其復合材料的合成與電化學性能研究

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【摘要】：本文采用簡單的溶液法,通過使用對苯二胺鹽酸鹽(PPDHCl)改性氧化石墨烯,得到三維石墨烯。采用掃描電鏡對其形貌進行表征,并測試電化學性能。并與Ni(OH)2復合得到復合電極材料,并測試電化學性能。具體工作如下:(1)通過使用不同量的PPDHCl改性氧化石墨烯,得到了RGO-PPDHCl系列電極材料,掃描電鏡測試表明:使用PPDHCl改性得到石墨烯擁有三維結構,沒有使用PPDHCl改性的石墨烯存在比較嚴重的團聚,表明使用PPDHCl改性氧化石墨烯可以有效的改善石墨烯的形貌。以1 M H2SO4為電解液,在2 A/g的電流密度下,通過放電曲線計算比電容,得到RGO-PPDHCl-2的比電容為256 F/g,在200A/g的電流密度下,RGO-PPDHCl-2的比電容為136 F/g,倍率性能較差。(2)通過減少合成氧化石墨烯過程中氧化劑的用量,得到氧化程度較低的氧化石墨烯,使用PPDHCl對氧化石墨烯進行改性。用掃描電鏡觀察形貌,獲得的RGO-PPDHCl擁有一個開放的,相互連接的三維結構。以1 M H2SO4為電解液,在2 A/g的電流密度下,RGO-PPDHCl的比電容為212 F/g,高于沒有改性的RGO(94 F/g);在200 A/g的電流密度下,比電容為156 F/g,高于沒有改性的RGO(62F/g)顯示出優(yōu)異的倍率性能;在在20 A/g的大電流下循環(huán)1000次,容量保持率為98%,顯示出較好的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)將不同質量的Ni(NO3)2?6H2O與之前的三維石墨烯分散液快速混合,洗滌干燥后得到不同負載量的三維石墨烯-氫氧化鎳復合材料。以6 M的KOH為電解液,在0.5 A/g的電流密度下,RGO-Ni(OH)2-2的比電容為1611 F/g,高于沒有與三維石墨烯復合的Ni(OH)2(962 F/g),在8 A/g的電流密度下,RGO-Ni(OH)2-2的比電容為1081 F/g,高于沒有與三維石墨烯復合的Ni(OH)2(508 F/g),結果表明:將Ni(OH)2負載在三維石墨烯上可以產生協(xié)同作用,有效地提升了Ni(OH)2的電化學性能。
【關鍵詞】：超級電容器 三維石墨烯 對苯二胺鹽酸鹽 氫氧化鎳
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 超級電容器簡述12-14
• 1.1.1 超級電容器的發(fā)展簡史12-13
• 1.1.2 超級電容器的分類及工作原理13
• 1.1.3 超級電容器的特征及應用13-14
• 1.2 超級電容器電極材料研究進展14-24
• 1.2.1 碳材料14-18
• 1.2.2 導電聚合物18-21
• 1.2.3 金屬氧化物/氫氧化物21-24
• 1.3 本文研究的主要內容24-26
• 第2章 實驗方法和原理26-30
• 2.1 主要材料和儀器26-27
• 2.2 工作電極的制備27-28
• 2.2.1 石墨烯電極的制備27
• 2.2.2 石墨烯-氫氧化鎳復合電極的制備27-28
• 2.3 工作電極的電化學測試體系28
• 2.3.1 石墨烯電極的電化學測試體系28
• 2.3.2 石墨烯-氫氧化鎳復合電極的電化學測試體系28
• 2.4 電極材料的形貌及電化學性能表征28-30
• 2.4.1 電極材料形貌表征28
• 2.4.2 電化學性能測試28-30
• 第3章 三維石墨烯的制備及其電化學性能研究30-38
• 3.1 實驗部分31-33
• 3.1.1 氧化石墨烯的制備31-32
• 3.1.2 對苯二胺鹽酸鹽改性氧化石墨烯的制備32
• 3.1.3 水合肼還原對苯二胺鹽酸鹽改性氧化石墨烯32-33
• 3.2 結果與討論33-37
• 3.2.1 樣品形貌表征33-34
• 3.2.2 循環(huán)伏安曲線分析34-35
• 3.2.3 恒電流充放電分析35-37
• 3.3 本章小結37-38
• 第4章 改性后三維石墨烯的電化學性能38-48
• 4.1 實驗部分38-39
• 4.1.1 氧化石墨烯的制備38
• 4.1.2 對苯二胺鹽酸鹽改性氧化石墨烯的制備38
• 4.1.3 水合肼還原對苯二胺鹽酸鹽改性氧化石墨烯38-39
• 4.2 結果與討論39-46
• 4.2.1 不同氧化程度石墨烯39-46
• 4.3 本章小結46-48
• 第5章 Ni(OH)_2/石墨烯復合電極材料的合成48-56
• 5.1 實驗部分48-50
• 5.1.1 Ni(OH)_2/石墨烯的合成48-49
• 5.1.2 樣品的形貌表征49
• 5.1.3 樣品的電化學性能測試49-50
• 5.2 結果與討論50-53
• 5.2.1 樣品的電化學性能測試50-53
• 5.3 本章小結53-56
• 第6章 結論56-58
• 參考文獻58-66
• 作者攻讀學位期間的科研成果66-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：574810