本文關(guān)鍵詞：碳納米管和石墨烯負載二氧化釕復(fù)合電容材料的綠色制備和性能研究

  更多相關(guān)文章： 二氧化釕 碳納米管 氧化石墨烯 復(fù)合電極材料 比電容

【摘要】：本文首先以碳納米管為載體,分別采用體系自身氧化還原和雙氧水氧化兩種簡易方便、綠色環(huán)保的制備方法,制備出具有較高比電容量的Ru O2/CNTs復(fù)合電極材料,考察制備過程中不同變量,如反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和Ru O2負載量等,對Ru O2/CNTs復(fù)合材料電容性能的影響,從而得出兩種制備方法中各變量的最佳值。并對兩種方法制備的Ru O2/CNTs復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)和電容性能進行了表征、測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種方法制備的Ru O2粒徑均較小,且均勻地負載于碳納米管的表面;體系自身氧化還原法制備出的Ru O2/CNTs復(fù)合材料整體電容性能優(yōu)于H2O2氧化法;在最佳制備條件下,體系自身氧化還原法所制備的Ru O2/CNTs復(fù)合電極材料的電容值可達到261.5F/g。采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯(GO),利用GO和Ru Cl3自身的氧化還原特性,實現(xiàn)綠色的一步氧化還原法制備Ru O2/r-GO納米復(fù)合材料。此法制備的Ru O2顆粒分布均勻,粒徑較小。電化學(xué)測試表明:當(dāng)反應(yīng)溫度為100℃,Ru O2的負載量為40wt%時,復(fù)合材料的性能最佳,在1A/g的電流密度下,其比容達到296F/g。在5A/g的電流密度下,復(fù)合材料經(jīng)過1000圈的循環(huán)后電容保持率為94.8%,表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。同時,采用H2O2氧化法制備Ru O2/r-GO納米復(fù)合材料。結(jié)果表明,H2O2氧化法制備的樣品的電容性能依然低于體系自身氧化還原法所得樣品的電容性能;雙氧水在較低溫度或者反應(yīng)的前期起積極作用。對于Ru O2/CNTs和Ru O2/r-GO復(fù)合電容材料,體系自身氧化還原法具有簡便、綠色環(huán)保的優(yōu)點,同時Ru O2顆粒分布更均勻,粒徑更小,穩(wěn)定性更好,材料的整體電容性能更優(yōu);Ru O2/r-GO復(fù)合電容材料的電容性能略優(yōu)于Ru O2/CNTs的電容性能。
【關(guān)鍵詞】：二氧化釕 碳納米管 氧化石墨烯 復(fù)合電極材料 比電容
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 電化學(xué)電容器簡介11-14
• 1.2.1 電化學(xué)電容器工作原理11-13
• 1.2.2 電化學(xué)電容器的特點13-14
• 1.2.3 電化學(xué)電容器的實際應(yīng)用14
• 1.3 電化學(xué)電容器的發(fā)展史14-15
• 1.4 電極材料的分類15-21
• 1.4.1 碳基電極材料15-18
• 1.4.2 金屬氧化物電極材料18-21
• 1.4.3 導(dǎo)電聚合物材料21
• 1.5 本課題的研究意義及內(nèi)容21-23
• 第二章 實驗部分與表征技術(shù)23-29
• 2.1 實驗所用的試劑及儀器23-24
• 2.1.1 化學(xué)試劑23-24
• 2.1.2 實驗儀器24
• 2.2 復(fù)合電極材料的制備24-25
• 2.3 復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征25-26
• 2.3.1 場發(fā)射電子掃描顯微鏡（FE-SEM）25
• 2.3.2 透射電子顯微鏡（TEM）25
• 2.3.3 X射線衍射分析（XRD）25
• 2.3.4 拉曼光譜（Raman）25
• 2.3.5 電子探針微區(qū)分析（EMPA-EDX）25-26
• 2.3.6 X射線光電子能譜分析（XPS）26
• 2.4 復(fù)合電極材料的電容性能測試26-29
• 2.4.1 工作電極的制作26
• 2.4.2 電容性能測試方法26-29
• 第三章RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料的制備及電容性能研究29-50
• 3.1 引言29
• 3.2 RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料的制備29-30
• 3.2.1 碳納米管的修飾29-30
• 3.2.2 RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料的制備30
• 3.3 RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征30-35
• 3.4 RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料的電容性能測試35-48
• 3.4.1 反應(yīng)時間對于RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料電容性能的影響35-37
• 3.4.2 反應(yīng)溫度對于RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料性能的影響37-39
• 3.4.3 RuO_2理論負載量對于RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料性能的影響39-42
• 3.4.4 H2O2與RuCl3用量比例對于RuO_2/CNTs復(fù)合電極材料性能的影響42-43
• 3.4.5 對比實驗以及最佳條件下制備的RuO_2/CNTs樣品的電化學(xué)性能43-47
• 3.4.6 兩種制備方法的比較47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的制備及電容性能研究50-71
• 4.1 引言50
• 4.2 RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的制備50-52
• 4.2.1 氧化石墨烯（GO）的制備50-51
• 4.2.2 RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的制備51-52
• 4.3 RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征52-56
• 4.4 RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的電容性能表征56-66
• 4.4.1 二氧化釕負載量對RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的電容性能的影響56-59
• 4.4.2 反應(yīng)時間對RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料電容性能的影響59-60
• 4.4.3 反應(yīng)溫度對RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的影響60-62
• 4.4.4 雙氧水的加入量對RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的影響62
• 4.4.5 控制實驗以及最佳條件下制備的RuO_2/r-GO樣品的電化學(xué)性能62-66
• 4.5 RuO_2/r-GO-CNTs復(fù)合電極材料的制備和性能表征66
• 4.6 MnO2-RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的制備及性能研究66-69
• 4.6.1 MnO2-RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的制備67
• 4.6.2 MnO2-RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)表征67-68
• 4.6.3 MnO2-RuO_2/r-GO復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能表征68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論與展望71-73
• 參考文獻73-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果82-83
• 致謝83-84
• 附件84

【共引文獻】

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本文編號：970520