本文將以天然鱗片石墨為原料采用改進(jìn)的Hummers法制備的氧化石墨烯（GO）作為前驅(qū)體制備石墨烯凝膠（粉）（GA（Ps））。用GA（Ps）制備超級(jí)電容器電極并研究電化學(xué)性能。主要研究結(jié)果如下。以325、2000和3500目的石墨粉為原料制備GO,再通過水熱處理、冷凍干燥和研磨制備了GAPs-325,GAPs-2000和GAPs-3500。三種GAPs依次呈現(xiàn)出大約5μm,3μm和2μm的大孔結(jié)構(gòu),其中,GAPs-2000的結(jié)構(gòu)均勻致密。三種GAPs都具有分級(jí)的介孔結(jié)構(gòu)。在0.5 A g^-1的電流密度下,GAPs-325、GAPs-2000和GAPs-3500在氫氧化鉀溶液中的比電容分別達(dá)234.1、306.5和277.2 F g^-1,比電容最高的GAPs-2000在10 A g^-1的電流密度下循環(huán)20000圈,電容保持率為89.1%。以2000、5000目的石墨粉為原料制備GO,以兩種GO及混合GO為前驅(qū)體,以抗壞血酸為還原劑,通過低溫化學(xué)還原過程制備出GA-2、GA-5和GA-25。GA-2和GA-5展現(xiàn)出有定向排列趨... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙電層工作原理示意圖

圖 1-2 贗電容電容器的充電狀態(tài)電位分布圖[36]級(jí)電容器中常用的電極材料有氧化釕[39, 40]、氧化錳[41, 42容不同的材料作為電容器的正負(fù)極，從而產(chǎn)生相應(yīng)的電容容中，兩個(gè)電極分別呈現(xiàn)雙電層電容和贗電容。在混合2、PbO2等能產(chǎn)生贗電容的材料做正極，利用碳材料或者容材料做負(fù)極。雖然能量密度顯著提高，但混合電容在非線性狀態(tài)[45]。除此之外，混合電容的材料也可采用導(dǎo)氣凝膠烯概述在碳的同素異形體家族中最晚被發(fā)現(xiàn)，由 sp2雜化的碳原

圖 1-3 石墨烯氣凝膠的制備流程圖[54].3.3.2 還原組裝法目前，相對(duì)溶膠凝膠法制備氣凝膠的復(fù)雜過程，還原組裝法簡(jiǎn)單、方便，成常用的方法之一。制備過程中，通過調(diào)控氧化石墨烯前驅(qū)體的濃度，誘導(dǎo)其自形成水凝膠，進(jìn)一步利用冷凍干燥去除三維框架中的水溶劑，或者超臨界干燥三維框架中的有機(jī)溶劑，獲得石墨烯氣凝膠。其原理為：在水熱反應(yīng)或者還原與的條件下，氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)被去除，石墨烯片層之間的范德華 π-π 鍵的作用力增強(qiáng)，疏水效應(yīng)增強(qiáng)，驅(qū)使石墨烯片進(jìn)行自組裝，形成具有三維的石墨烯水凝膠。還原組裝法可以分成水熱還原自組裝和化學(xué)還原自組裝。2010 年，清華大學(xué)石高全[57]課題組采用一步水熱法成功制備出了石墨烯水凝備的樣品和微觀形貌如圖 1-4 所示。石等制備的石墨烯水凝膠展現(xiàn)出均勻的孔道，并且經(jīng)過力學(xué)性能測(cè)試，展示出很好的機(jī)械強(qiáng)度，電化學(xué)測(cè)試也表現(xiàn)出較好

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]超級(jí)電容器用3D石墨烯材料的設(shè)計(jì)、制備和電化學(xué)性能研究[D]. 黃海富.南京大學(xué) 2015
[2]石墨烯及石墨烯基二元和三元納米復(fù)合材料制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D]. 金玉紅.北京化工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]石墨烯氣凝膠及其復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究[D]. 陳薇.深圳大學(xué) 2017
[2]基于石墨烯水凝膠電極的超級(jí)電容器性能研究[D]. 杜翔.北京交通大學(xué) 2015
[3]石墨烯的化學(xué)插層法制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D]. 肖鵬.蘭州理工大學(xué) 2014
[4]石墨烯、石墨烯/碳納米管的制備及其超級(jí)電容器性能研究[D]. 葛士彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2906368