本文選題：氮化硼 + 石墨烯�。� 參考：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：超級(jí)電容器,通常稱為電化學(xué)電容器,在電子設(shè)備上的能量?jī)?chǔ)存和傳輸上有重要作用。超級(jí)電容器有很多優(yōu)良的性質(zhì),如高功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電時(shí)間快。碳材料由于其優(yōu)良的性質(zhì)如低成本、無(wú)毒、環(huán)境友好和穩(wěn)定性,因而其被廣泛用于超級(jí)電容器研究。在碳材料家族中,石墨烯具有高的比表面積、良好的導(dǎo)電性、較高的理論電容容量等優(yōu)良性質(zhì)被認(rèn)為是非常具有希望的下一代儲(chǔ)能材料。石墨烯的理論電容為550 F g~(-1),然而目前大部分石墨烯類(lèi)超級(jí)電容器的電容都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值。尤其在大電流充放電時(shí)更小,在電流密度為10 A g~(-1)時(shí)其電容僅有40 F g~(-1)。本文以氧化石墨烯(GO)為基本原料,將它分別與氮化硼、液相剝離的石墨烯(LG)進(jìn)行組裝制備了氮化硼/石墨烯(BN/RGO)、折疊石墨烯(FTG)復(fù)合材料。并將它們應(yīng)用于超級(jí)電容儲(chǔ)能研究。這些無(wú)機(jī)復(fù)合材料,有效的減少了石墨烯的團(tuán)聚、有利于電解質(zhì)溶液與電極材料的接觸。這些無(wú)機(jī)復(fù)合材料的研究為石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用做出了前期準(zhǔn)備,具有重要的科學(xué)意義。因此,石墨烯二元無(wú)機(jī)復(fù)合材料的研究在能源化工領(lǐng)域有重要的潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文的研究工作主要有以下兩點(diǎn):1.簡(jiǎn)便合成了BN/RGO。這種復(fù)合材料用于超級(jí)電容研究,在電流密度為2 A g~(-1)時(shí)它的電容比較大,達(dá)140 F g~(-1);它的倍率性能非常好,在電流密度為50 A g~(-1)電容仍然有71.5 F g~(-1);它的循環(huán)性能非常好,在掃描速度為200 m V s~(-1)時(shí)循環(huán)1000圈后,電容反而增加了5.5%。這些良好的電容性能說(shuō)明BN/RGO在超級(jí)電容領(lǐng)域有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。2.將氧化石墨和液相剝離制備的石墨烯進(jìn)行組裝,然后經(jīng)過(guò)超聲和還原反應(yīng),制備了FTG。FTG由少層石墨烯片層組成。它具有很好的結(jié)晶性、三維立體結(jié)構(gòu)和非常均一的介孔�；贔TG制備的超級(jí)電容顯示出增強(qiáng)的電化學(xué)性能。在掃描速度為1 m V s~(-1)時(shí),FTG的電容為195.4 F g~(-1);在掃描速度為500 m V s~(-1)時(shí)循環(huán)8000圈,其電容仍然保持93.9%。這些結(jié)果說(shuō)明FTG是一種具有較好電容性能超級(jí)電容電極材料。論文的創(chuàng)新點(diǎn)就在于制備了無(wú)金屬、環(huán)境友好的石墨烯復(fù)合材料并用于超級(jí)電容儲(chǔ)能研究。這些復(fù)合材料的儲(chǔ)能效果理想,制備方法比較簡(jiǎn)單、便于工業(yè)化,在能源化工領(lǐng)域有潛在的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Supercapacitors, commonly known as electrochemical capacitors, play an important role in energy storage and transmission in electronic devices. Supercapacitors have many excellent properties, such as high power density, long cycle life and fast charge / discharge time. Carbon materials are widely used in supercapacitors because of their excellent properties such as low cost, non-toxic, environmentally friendly and stable. In the carbon materials family, graphene has high specific surface area, good conductivity, high theoretical capacitance capacity and other excellent properties are considered to be very promising for the next generation of energy storage materials. The theoretical capacitance of graphene is 550 F / g ~ (-1). However, the capacitance of most graphene supercapacitors is far below this value. Especially in the case of high current charge and discharge, the capacitance is only 40 F / g ~ (-1) when the current density is 10 A / g ~ (-1). In this paper, boron nitride / graphene oxide (BN / RGOG) composite was prepared by assembling it with boron nitride (BN) and liquid phase exfoliated graphene (LGG) with graphene oxide (GOO) as the basic raw material. They are applied to the study of super capacitor energy storage. These inorganic composites can effectively reduce the agglomeration of graphene and facilitate the contact between electrolyte solution and electrode material. The research of these inorganic composite materials is of great scientific significance for the application of graphene in the field of energy storage. Therefore, the study of graphene binary inorganic composites has important potential application value in the field of energy and chemical industry. The research work of this paper mainly has the following two points: 1. BN / RGO was synthesized conveniently. This composite is used in the study of super capacitances, its capacitance is relatively large when the current density is 2 A g ~ (-1), it reaches 140 F / g ~ (-1), its rate performance is very good, and it still has a capacitance of 71.5 F / g ~ (-1) when the current density is 50 A / g ~ (-1), and its cycle performance is very good. After 1000 cycles at a scanning speed of 200mV / s ~ (-1), the capacitance increased by 5.5 times. These good capacitive properties show that BN/RGO has great potential application value in the field of super capacitor. Graphite oxide and graphene prepared by liquid phase stripping were assembled, and then FTG.FTG was prepared by ultrasonic and reduction reaction. It has good crystallization, three-dimensional structure and very uniform mesoporous. Supercapacitors based on FTG show enhanced electrochemical performance. The capacitance of FTG is 195.4 F / g ~ (-1) when the scanning speed is 1 MV / s ~ (-1) and 8000 cycles at the scanning speed of 500 MV / s ~ (-1). These results indicate that FTG is a super capacitor electrode material with good capacitance performance. The innovation of this paper lies in the preparation of metal-free and environmentally friendly graphene composites and their application in energy storage of super capacitors. These composite materials have the advantages of ideal energy storage effect, simple preparation method and convenient industrialization, so they have potential industrial application value in the field of energy and chemical industry.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB332;TM53

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本文編號(hào)：1877774