超級電容器是一種功率密度大、實用性高、環(huán)境友好的能量儲存裝置。石墨烯具有高比表面積,循環(huán)穩(wěn)定性以及良好的導電性等優(yōu)異性能,是較理想的超級電容器電極材料,但其實際比電容較低,通過對石墨烯進行微觀形貌調(diào)控,或者選擇具有高法拉第準電容材料與其復合以獲得更優(yōu)異性能的超級電容器復合電極材料是目前研究的焦點。本文以改良hummers法制備氧化石墨(GO),分別采用溶劑熱法、以抗壞血酸為還原劑的化學氧化還原法、微波消解法制備石墨烯氣凝膠(GA)。同時對三種GAs進行形貌結(jié)構(gòu)和電化學性能分析。研究結(jié)果表明:采用溶劑熱法制備的石墨烯氣凝膠(rGA)結(jié)構(gòu)與性能最佳,整體呈現(xiàn)出薄且透明的相互交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。rGA材料在6 M KOH電解液中,1 A g-1的電流密度下,單電極比電容值達285 F g-1。雙電極rGA扣式電容器在經(jīng)過1 000次恒流充放電后,電容保持在68 F g-1左右,電容衰減很小。在rGA的制備基礎上,以氯化銨為發(fā)泡劑,制備三維多孔石墨烯氣凝膠材料(PrGA)。探討了起泡劑用量、反應溫度、反應時間等實驗因素對PrGA電化學性能的影響,確定了 PrGA材料的最優(yōu)制備條件。研究發(fā)現(xiàn),P...

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【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 超級電容器的概述
    1.2 超級電容器的分類及其應用
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 贗電容器
        1.2.3 超級電容器的應用
    1.3 超級電容器電極材料
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 金屬氧化物電極材料
        1.3.3 導電聚合物電極材料
        1.3.4 復合電極材料
    1.4 石墨烯氣凝膠復合材料
        1.4.1 石墨烯材料
        1.4.2 石墨烯氣凝膠材料
        1.4.3 石墨烯氣凝膠復合材料
    1.5 課題的意義及研究內(nèi)容
        1.5.1 課題意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗藥品儀器以及測試方法
    2.1 實驗原料和儀器
    2.2 電極材料形貌結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡分析
        2.2.2 XRD分析
        2.2.3 透射電子顯微鏡分析
        2.2.4 熱重分析
        2.2.5 FTIR分析
        2.2.6 BET分析
    2.3 電極材料電化學性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安測試
        2.3.2 交流阻抗測試
        2.3.3 恒電流充放電測試
        2.3.4 循環(huán)壽命測試
    2.4 電極與扣式超級電容器的制備與測試
第3章 石墨烯氣凝膠的制備及其電化學性能研究
    3.1 引言
    3.2 電極材料的制備
        3.2.1 氧化石墨的制備(GO)
        3.2.2 石墨烯氣凝膠的制備
    3.3 石墨烯氣凝膠材料形貌結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 SEM與TEM分析
        3.3.2 X-射線衍射分析
        3.3.3 傅立葉變換紅外光譜分析
        3.3.4 TG分析
        3.3.5 BET分析
    3.4 石墨烯氣凝膠電極材料電化學測試
        3.4.1 循環(huán)伏安測試
        3.4.2 恒流充放電測試
        3.4.3 交流阻抗測試
        3.4.4 循環(huán)壽命測試
    3.5 本章小結(jié)
第4章 三維多孔石墨烯氣凝膠的制備及其電化學性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗
        4.2.1 氧化石墨的制備(GO)
        4.2.2 三維多孔石墨烯氣凝膠的制備
    4.3 制備條件對PRGA電化學性能的影響
        4.3.1 反應溫度的影響
        4.3.2 反應時間的影響
        4.3.3 起泡劑的影響
    4.4 PRGA材料的形貌結(jié)構(gòu)分析
        4.4.1 SEM分析
        4.4.2 XRD分析
        4.4.3 TG分析
        4.4.4 BET分析
    4.5 石墨烯氣凝膠電極材料電化學測試
        4.5.1 循環(huán)伏安測試
        4.5.2 恒流充放電測試
        4.5.3 交流阻抗測試
        4.5.4 循環(huán)壽命測試
    4.6 本章小結(jié)
第5章 三維多孔石墨烯氣凝膠/氧化鎳復合材料的制備及其電化學性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗
        5.2.1 氧化石墨的制備(GO)
        5.2.2 石墨烯氣凝膠/氧化鎳復合材料的制備
    5.3 復合材料形貌結(jié)構(gòu)分析
        5.3.1 掃描電鏡分析
        5.3.2 X-射線衍射分析
        5.3.3 TG分析
    5.4 復合材料電化學性能
        5.4.1 循環(huán)伏安測試
        5.4.2 恒流充放電測試
        5.4.3 交流阻抗測試
        5.4.4 循環(huán)壽命測試
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間參與的項目以及取得的成果



本文編號：3876182