本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯水凝膠電極的超級(jí)電容器性能研究

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【摘要】：石墨烯作為新型二維碳材料,具有質(zhì)量輕、比表面積大、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),因此在超級(jí)電容器電極、傳感器和藥物載體等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。本文以氧化石墨烯為原料,利用原位還原法制備得到立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的石墨烯水凝膠并用作電極,通過控制反應(yīng)條件改變石墨烯水凝膠的密度、導(dǎo)電性和孔隙結(jié)構(gòu),測(cè)試不同石墨烯水凝膠電極的電化學(xué)性能,找出石墨烯水凝膠作為超級(jí)電容器電極的最佳制備條件。本文主要開展的研究如下： (1)使用不同濃度的氧化石墨烯分散液做原料制備石墨烯水凝膠電極,探究了不同密度石墨烯水凝膠對(duì)超級(jí)電容器電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明,以石墨烯水凝膠做電極的超級(jí)電容器,比常規(guī)使用石墨烯粉末做電極的超級(jí)電容器性能優(yōu)越。 (2)在氧化石墨烯與硫化鈉質(zhì)量比為10：1至1：10范圍內(nèi),探究了硫化鈉做還原劑時(shí)石墨烯水凝膠形成的苛刻條件。當(dāng)氧化石墨烯與硫化鈉質(zhì)量比為2：1時(shí),石墨烯水凝膠電導(dǎo)率為1S/cm,以石墨烯水凝膠做電極的超級(jí)電容器比電容為187F/g。 (3)探究了低溫還原反應(yīng)對(duì)石墨烯水凝膠電化學(xué)性能影響。低溫反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),形成的石墨烯水凝膠孔徑越大；在電流密度為2A/g時(shí),對(duì)應(yīng)所制備的超級(jí)電容器的比電容也隨之從130F/g達(dá)到了184F/g。 (4)探究了不同電解液對(duì)石墨烯水凝膠超級(jí)電容器性能的影響。使用了硫酸鈉、氯化鈉、氯化鉀和氫氧化鈉溶液做電解液。在相同濃度時(shí)以氯化鈉溶液做電解液的超級(jí)電容器比電容更高,倍率性能更好。 (5)探究了不同集流體對(duì)石墨烯水凝膠超級(jí)電容器性能的影響,與不銹鋼網(wǎng)和沖孔銅箔相比,使用泡沫鎳做集流體的石墨烯水凝膠電極循環(huán)伏安曲線更加對(duì)稱,而使用銅箔做集流體時(shí)在低電流密度下比電容更高。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 水凝膠 超級(jí)電容器 制備條件 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O613.71;TM53
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目錄8-10
• 1 引言10-17
• 1.1 超級(jí)電容器10-12
• 1.1.1 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.2 超級(jí)電容器原理11-12
• 1.2 石墨烯12-15
• 1.2.1 石墨烯的性質(zhì)特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 石墨烯立體結(jié)構(gòu)制備13-15
• 1.3 石墨烯水凝膠電極15
• 1.4 本論文主要工作內(nèi)容15-17
• 2 石墨烯水凝膠的制備及表征17-26
• 2.1 氧化石墨烯的制備及表征17-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑17
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備17
• 2.1.3 氧化石墨烯制備17-19
• 2.1.4 氧化石墨烯表征19-20
• 2.2 石墨烯水凝膠的制備及表征20-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21
• 2.2.3 石墨烯水凝膠制備21-22
• 2.2.4 石墨烯水凝膠表征22-26
• 3 石墨烯水凝膠電極性能的研究26-47
• 3.1 電極密度對(duì)電化學(xué)性能的影響26-33
• 3.1.1 使用不同濃度氧化石墨烯制備石墨烯水凝膠26-28
• 3.1.2 不同密度石墨烯水凝膠電極性能測(cè)試28-33
• 3.2 還原劑對(duì)電極性能的影響33-40
• 3.2.1 使用不同量還原劑制備石墨烯水凝膠33-35
• 3.2.2 不同還原效果石墨烯水凝膠電極性能測(cè)試35-40
• 3.3 低溫反應(yīng)對(duì)電極性能的影響40-47
• 3.3.1 對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行不同時(shí)間低溫還原反應(yīng)40-41
• 3.3.2 不同低溫還原效果石墨烯水凝膠電極性能測(cè)試41-47
• 4 石墨烯水凝膠超級(jí)電容器的研究47-57
• 4.1 電解液對(duì)超級(jí)電容器電化學(xué)性能的影響47-52
• 4.1.1 使用不同電解液制作超級(jí)電容器47
• 4.1.2 不同電解液超級(jí)電容器性能測(cè)試47-52
• 4.2 集流體對(duì)超級(jí)電容器電化學(xué)性能的影響52-57
• 4.2.1 使用不同集流體制作超級(jí)電容器52
• 4.2.2 不同集流體超級(jí)電容器性能測(cè)試52-57
• 5 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果62-64
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王璐;高峻峰;丁峰;;經(jīng)典晶體生長(zhǎng)理論在石墨烯CVD成核和連續(xù)生長(zhǎng)中的應(yīng)用[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

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本文編號(hào)：952640