發(fā)布時(shí)間：2017-09-18 00:35

  本文關(guān)鍵詞：多孔碳—碳復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能的研究

  更多相關(guān)文章： 有序介孔碳 石墨烯 蠶絲 超級(jí)電容

【摘要】：近年來(lái)微/納米結(jié)構(gòu)的多孔碳-碳復(fù)合材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),包括高長(zhǎng)/徑比、大孔容、高比表面積,在基礎(chǔ)科學(xué)和實(shí)際應(yīng)用方面都越來(lái)越受到人們的關(guān)注。許多課題組都致力于制造具有良好可控形態(tài)和化學(xué)組分的多孔碳-碳納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。本文分別通過(guò)溶液揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法和浸漬涂覆法制備有序介孔碳-碳復(fù)合材料和多孔碳-碳復(fù)合材料,均表現(xiàn)出優(yōu)秀的電化學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容為:(1)以蠶絲為基體,A階酚醛樹(shù)脂為碳源,三嵌段聚合物為表面活性劑和氧化硅寡聚體為硅源,通過(guò)溶液揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法在蠶絲表面使原位三元組裝制備具有有序介觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,經(jīng)過(guò)熱聚碳化后,制備得氮摻雜的有序介孔碳-碳纖維復(fù)合材料(NMCMFs)。得到的NMCMFs具有有序介孔碳和碳纖維各自的優(yōu)點(diǎn)如均一的孔道、高的比表面積、高的氮含量、良好的導(dǎo)電性等。由于設(shè)計(jì)良好的納米結(jié)構(gòu)和組件間強(qiáng)的協(xié)同作用,NMCMFs作為雙電層電容器的電極材料,展現(xiàn)出良好的比電容量(189 F g-1在5 m V s-1)、倍率性能(107 F g-1在100 m V s-1)和穩(wěn)定性(10000次循環(huán)后剩余96%)。(2)以石墨烯氣凝膠為基體,使用表面溶液揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法在其表面生長(zhǎng)有序介孔碳,得到的具有微\介\大孔多級(jí)孔道OMC/GA復(fù)合物材料。作為電極材料,展現(xiàn)出良好的比電容量(177 F g-1在5 m V s-1)、倍率性能(115F g-1在100 m V s-1)和穩(wěn)定性(10000次循環(huán)后剩余93%)。(3)使用浸漬涂覆法在蠶絲表面生長(zhǎng)石墨烯,熱處理后石墨烯片緊密包覆在碳纖維表面,形成多級(jí)孔道。得到的NCMF具有高的比表面積、高的氮含量、良好的導(dǎo)電性。作為電極展現(xiàn)出良好的比電容量(196 F g-1在5 m V s-1)、倍率性能(92 F g-1在300 m V s-1)和穩(wěn)定性(10000次循環(huán)后剩余107%)。
【關(guān)鍵詞】：有序介孔碳 石墨烯 蠶絲 超級(jí)電容
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB332;TM53
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 超級(jí)電容器概述13-18
• 1.2.1 超級(jí)電容器發(fā)展14-15
• 1.2.2 超級(jí)電容器工作原理及分類(lèi)15-17
• 1.2.3 超級(jí)電容器特點(diǎn)17-18
• 1.3 超級(jí)電容器用碳電極材料18-23
• 1.3.1 活性炭18-19
• 1.3.2 有序介孔碳19-20
• 1.3.3 活性碳纖維20-21
• 1.3.4 碳納米管21-22
• 1.3.5 碳?xì)饽z22
• 1.3.6 石墨烯22-23
• 1.4 碳基超級(jí)電容器性能的影響因素23-25
• 1.4.1 比表面積23-24
• 1.4.2 孔徑分布24-25
• 1.4.3 表面官能團(tuán)25
• 1.4.4 導(dǎo)電性25
• 1.5 本課題研究的主要目的和內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器27-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器27-29
• 2.2 材料的制備29
• 2.3 材料的表征29-31
• 2.3.1 X射線粉末衍射（X-ray diffraction, XRD）29
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）29
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）29-30
• 2.3.4 拉曼光譜（Raman）30
• 2.3.5 氮?dú)馕摳剑∟itrogen Adsorption-Desorption）30
• 2.3.6 元素分析（Elemental Analysis）30-31
• 第三章 氮摻雜的有序介孔碳/碳纖維的合成與其在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 3.2.1 材料制備32
• 3.2.2 材料表征32-33
• 3.2.3 電化學(xué)測(cè)試33
• 3.3 結(jié)果與討論33-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 有序介孔碳/石墨烯氣凝膠的合成與其在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用43-53
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 材料制備44-45
• 4.2.2 材料表征45
• 4.2.3 電化學(xué)測(cè)試45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 氮摻雜碳纖維/石墨烯復(fù)合材料的合成及其在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用53-64
• 5.1 引言53-54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 5.2.1 材料制備54
• 5.2.2 材料表征54
• 5.2.3 電化學(xué)測(cè)試54-55
• 5.3 結(jié)果與討論55-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-85
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文85-86
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所作的項(xiàng)目86-87
• 致謝87

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 Stephanie L.Candelaria;Guozhong Cao;;Increased working voltage of hexamine-coated porous carbon for supercapacitors[J];Science Bulletin;2015年18期

2 袁磊;付志兵;常麗娟;楊曦;張厚瓊;王朝陽(yáng);唐永建;;MnO_2/石墨烯復(fù)合電極材料的制備與儲(chǔ)能性能[J];強(qiáng)激光與粒子束;2014年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 周訊;還原氧化石墨烯雜化材料的水熱法制備、結(jié)構(gòu)表征及其吸附和光催化性質(zhì)的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

2 葛慎光;新型功能納米材料在電化學(xué)生物傳感器中的研究與應(yīng)用[D];山東大學(xué);2013年

3 高麗麗;超級(jí)電容器用聚丙烯腈基活性碳纖維的直接活化制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

4 周泉;低溫等離子體輔助制備石墨烯基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

5 王恭凱;石墨烯基納米復(fù)合材料的制備及在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D];東北大學(xué);2012年

6 王黎麗;碳與儲(chǔ)鋰納米材料的復(fù)合及電化學(xué)性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 朱有啟;新型鋰離子電池負(fù)極材料研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2012年

2 楊瓊;石墨烯及石墨烯/銀復(fù)合材料的一步制備與應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2013年

3 徐亞駿;硅納米線陣列的催化性質(zhì)及其表面改性研究[D];蘇州大學(xué);2014年

4 韓迪;氧化石墨烯/殼聚糖自組裝膜的制備及改性應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2014年

5 許瞳;新型負(fù)載納米銅復(fù)合纖維的制備及其催化二苯醚合成反應(yīng)的研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2014年

6 李爽;石墨烯基二維復(fù)合材料的可控合成及其在能源材料中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2014年

7 王剛;介孔TiO_2微球鋰離子電池性能的研究[D];南京大學(xué);2013年

8 劉建華;四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其結(jié)構(gòu)和性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：872336