本文選題：石墨烯 + 富勒烯��； 參考：《天津大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：超級電容器具有容量大、功率密度高、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，在各種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其研究重點(diǎn)是提高能量密度和功率密度，發(fā)展具有高比表面積、電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的電極材料。 石墨烯是碳原子緊密堆積而成的蜂窩狀二維晶格碳納米材料，具有良好的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，是極具潛力的儲能材料。但是單一組分的石墨烯無法滿足電化學(xué)檢測的所有要求，且石墨烯本身的卷曲、團(tuán)聚、層間的堆疊和其在溶劑中的分散性等限制了它在電化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，對石墨烯進(jìn)行摻雜或與其他材料形成復(fù)合電極材料是當(dāng)前研究的一個熱點(diǎn)。本文的研究目標(biāo)是將多種形態(tài)碳插層到石墨烯中，重點(diǎn)是構(gòu)建多維的石墨烯納米復(fù)合材料，發(fā)揮它們之間的相互協(xié)同作用，，改善石墨烯容易發(fā)生團(tuán)聚的性質(zhì)，提高其電化學(xué)性能。 以氧化石墨和常見的糖為原料，通過超聲-煅燒法制備石墨烯/碳納米復(fù)合材料。研究表明，煅燒溫度、糖類的用量和種類對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)有重要影響，進(jìn)而影響產(chǎn)物的電化學(xué)性能。當(dāng)以葡萄糖為碳源時，制備的石墨烯/碳納米復(fù)合材料的比表面積為414.8m2·g-1。該材料用作超級電容器的電極材料時，在0.5A·g-1電流密度下比電容的值為273F g-1。在1A·g-1的電流密度下循環(huán)2000次后，其放電容量仍保持237F·g-1，循環(huán)穩(wěn)定性好，并且具有較好的大電流放電能力。 以氧化石墨和處理的富勒烯為原料，在不同的條件下還原，通過加熱回流法制備石墨烯/富勒烯納米復(fù)合材料。研究表明，以葡萄糖做還原劑時有利于復(fù)合材料的形成。該材料用作超級電容器的電極材料時，在1A·g-1的電流密度下循環(huán)1000次后其放電容量仍保持135.36F·g-1。 以氧化石墨和單壁碳納米管為原料，通過在水溶劑中加熱回流處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，高溫煅燒法制備石墨烯/單壁碳納米管復(fù)合納米材料。結(jié)構(gòu)測試表明單壁碳納米管分散到石墨烯的表面，接觸良好。該材料用作超級電容器的電極材料時，在1A·g-1的電流密度下，比電容達(dá)到163.8F·g-1。經(jīng)過1500次充/放電循環(huán)后電容為初始值的90.56％，表明這種材料具有很好的穩(wěn)定性。
[Abstract]:Supercapacitors with large capacity, high power density and long cycle life are widely used in various fields. The research focus is to improve the energy density and power density, and to develop electrode materials with high specific surface area, conductivity and structural stability. Graphene is a honeycomb two-dimensional lattice carbon nanomaterials, which has good electrical, mechanical and thermal properties, and is a potential energy storage material. However, the single component graphene can not meet all the requirements of electrochemical detection, and the crimp, agglomeration, interlaminar stacking and dispersion of graphene in the solvent restrict its application in the electrochemical field. Therefore, doping graphene or forming composite electrode materials with other materials is a hot topic. The aim of this paper is to intercalate various forms of carbon into graphene, with emphasis on the construction of multi-dimensional graphene nanocomposites, so as to improve the agglomeration properties of graphene. The electrochemical performance was improved. Graphene / carbon nanocomposites were prepared by ultrasonic-calcination method using graphite oxide and common sugar as raw materials. The results show that the calcination temperature, the amount and type of carbohydrates have an important effect on the morphology and structure of the products, and then affect the electrochemical properties of the products. When glucose was used as carbon source, the specific surface area of graphene / carbon nanocomposites was 414.8m2 g-1. When the material is used as electrode material for supercapacitor, the specific capacitance is 273F g-1 at the current density of 0.5A g ~ (-1). After 2000 cycles at the current density of 1A g ~ (-1), the discharge capacity is still 237F g ~ (-1), the cycle stability is good, and the discharge capacity is high. Graphene / fullerene nanocomposites were prepared by heating reflux method with graphite oxide and treated fullerenes as raw materials and reduced under different conditions. The results show that glucose as reducing agent is beneficial to the formation of composite materials. When the material is used as electrode material of supercapacitor, its discharge capacity remains 135.36F g-1 after 1000 cycles at the current density of 1A g ~ (-1). Graphene / single-walled carbon nanotubes (SCNTs) were prepared by high temperature calcination with graphite oxide and single-walled carbon nanotubes as raw materials by heating and refluxing in water solvent and under the protection of nitrogen. The structure test showed that the single walled carbon nanotubes dispersed onto the surface of graphene and had good contact. When the material is used as electrode material of supercapacitor, the specific capacitance reaches 163.8F g-1 at the current density of 1A g ~ (-1). After 1500 charge / discharge cycles, the capacitance is 90.56 with initial value, which shows that the material has good stability.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;TM53

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本文編號：1980840