本文關(guān)鍵詞：石墨烯及其在活性炭基超級(jí)電容器中的性能與應(yīng)用　出處：《寧波大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 活性炭 石墨烯 導(dǎo)電劑 超級(jí)電容器 電化學(xué)性能 凝膠

【摘要】：本論文研究探索石墨烯的合成、表征、改性及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。采用金屬焰還原法及化學(xué)氧化還原制備高導(dǎo)電性能石墨烯，并將其作為導(dǎo)電劑與活性炭復(fù)合使活性炭基超級(jí)電容能獲得更優(yōu)異的性能。 （1）通過(guò)研究YP型活性炭與8B型活性炭超級(jí)電容器在6M KOH水系，1MEt4NBF4/PC有機(jī)系及EMI-TFSI離子液體電解液中的比電容、等效串聯(lián)電阻及倍率性能等電化學(xué)性能，我們發(fā)現(xiàn)與8B型活性炭相比，YP型活性炭有著較為優(yōu)異的倍率性能，這與YP型活性炭的中孔含量、電解液離子尺寸、碳粒粒徑、表面含氧官能團(tuán)及石墨微晶結(jié)構(gòu)有著最為直接的關(guān)系。 （2）采用金屬鎂與干冰燃燒熱反應(yīng)制備出少層石墨烯。少層石墨烯是在反應(yīng)生成的氧化鎂基底上沉積生長(zhǎng)而成。少層石墨烯作為超級(jí)電容器的電極材料時(shí)，因不可逆團(tuán)聚的影響，其比電容僅稍低。然而，當(dāng)應(yīng)用少層石墨烯做導(dǎo)電填充劑時(shí)，其與活性炭的復(fù)合電極材料可以得到較高的比電容，這是一種提高活性炭電極材料的電容性能的新設(shè)計(jì)。 （3）此外，我們研究比較了石墨烯、單壁碳納米管、乙炔黑及石墨等碳素材料作為活性炭電極的導(dǎo)電劑時(shí)，它們對(duì)活性炭基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能的影響及機(jī)理。借助超聲輔助制備復(fù)合材料時(shí)，石墨烯與活性炭?jī)?nèi)部產(chǎn)生分布的三維孔洞結(jié)構(gòu)對(duì)提高超級(jí)電容器的性能有極大的好處，導(dǎo)致石墨烯與活性炭復(fù)合結(jié)構(gòu)一方面有助于改善電解液的浸潤(rùn)；另一方面，微波石墨烯貢獻(xiàn)了比電容并提高了活性炭電極的導(dǎo)電性。 （4）采用非化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)劑，，即交聯(lián)劑與氧化石墨烯不發(fā)生化學(xué)作用，制備了石墨烯氣凝膠。當(dāng)采用聚四氟乙烯等粘結(jié)高分子聚合物時(shí)，通過(guò)控制其與氧化石墨烯的質(zhì)量比，可成功制得氧化石墨烯溶膠，然后經(jīng)過(guò)冷凍干燥、還原得到石墨烯氣凝膠。與通過(guò)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)生成的石墨烯氣凝膠相比，該石墨烯氣凝膠具有更好的電化學(xué)性能。
[Abstract]:In this paper, the synthesis, characterization, modification and application in supercapacitors of graphene were studied. High conductive graphene was prepared by metal flame reduction and chemical redox. The supercapacitor based on activated carbon can obtain better performance when it is used as conductive agent and activated carbon. Through the study of YP type activated carbon and 8B type activated carbon supercapacitor in 6m KOH water system. 1Electrochemical properties of MEt4NBF4 / PC organic system and EMI-TFSI ionic liquid electrolyte, such as specific capacitance, equivalent series resistance and rate performance, were found to be compared with 8B type activated carbon. YP type activated carbon has excellent rate performance, which is directly related to the mesoporous content of YP type activated carbon, the ionic size of electrolyte, the particle size of carbon particle, the oxygen functional group on the surface and the structure of graphite microcrystal. (2) the low layer graphene was prepared by the combustion heat reaction of magnesium and dry ice. The low layer graphene was deposited on the reactive magnesium oxide substrate, and the low layer graphene was used as the electrode material of the supercapacitor. Due to irreversible agglomeration, its specific capacitance is only slightly lower. However, when the less layer graphene is used as conductive filler, the composite electrode material with activated carbon can get higher specific capacitance. This is a new design to improve the capacitance performance of activated carbon electrode materials. In addition, we studied and compared carbon materials such as graphene, single-walled carbon nanotubes, acetylene black and graphite as conductive agents for activated carbon electrodes. Their effect on the electrochemical properties of activated carbon based supercapacitors and their mechanism. The three-dimensional pore structure in graphene and activated carbon has great benefits to improve the performance of supercapacitors, which leads to the composite structure of graphene and activated carbon, on the one hand, to improve the infiltration of electrolyte. On the other hand, microwave graphene contributes specific capacitance and improves the conductivity of activated carbon electrode. The graphene aerogel was prepared by using non-chemical crosslinking agent, that is, the crosslinking agent did not react chemically with graphene oxide, when the polymer was bonded with polytetrafluoroethylene (PTFE). By controlling the mass ratio of graphene oxide to graphene oxide, the graphene oxide sol can be prepared successfully, and then freeze-dried, then reduced to a graphene aerogel, which is compared with the graphene aerogel produced by chemical crosslinking reaction. The graphene aerogel has better electrochemical properties.
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53

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本文編號(hào)：1428183