本文關(guān)鍵詞：KOH對石墨烯的活化機(jī)理研究及在超級電表器中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： KOH活化 石墨烯 超級電容器

【摘要】：超級電容器,通過電解質(zhì)離子在電極和電解液界面的靜電吸附來儲存電荷,是一種能夠在極高功率下輸出能量的新型儲能器件。然而以活性炭為電極材料的商用超級電容器,能量密度過低,已經(jīng)不能滿足人們的需求。石墨烯材料由于具有高的理論比表面積,良好的電導(dǎo)率和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,是一種理想的超級電容器電極材料。然而,通過化學(xué)法制備的石墨烯,由于片層間的范德華力作用容易發(fā)生堆疊導(dǎo)致石墨烯的比表面積低于理論值,用作超級電容器時(shí),無法提供足夠的活性位點(diǎn)儲存電荷,因而比容量較低。采用KOH活化的方法處理石墨烯,可以有效的提高石墨烯的比表面積,獲得具有高比表面積的多孔碳材料。本論文通過KOH低溫活化的方法,研究了KOH對微波剝離石墨烯(MEGO)的活化過程。較低的活化溫度有利于觀察到MEGO在活化過程中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,即MEGO從準(zhǔn)二維的片層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到三維多孔結(jié)構(gòu)的過程。我們發(fā)現(xiàn)在450℃左右,KOH與MEGO發(fā)生氧化還原反應(yīng),在MEGO片層上制造出了納米尺寸的孔洞獲得了比MEGO高的比表面積,同時(shí)保持了MEGO原有的片層結(jié)構(gòu)。將這種材料用作超級電容器的電極材料,在6 mol L-1 KOH電解液中具有265 Fg-1(1Ag-1電流密度下)的質(zhì)量比容量和185Fcm-3的體積比容量。
【關(guān)鍵詞】：KOH活化 石墨烯 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM53;TQ127.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 引言9-31
• 1.1 超級電容器9-14
• 1.1.1 超級電容器的工作原理10-12
• 1.1.2 影響超級電容器性能的因素12-14
• 1.2 石墨烯14-26
• 1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)以及其結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)15-16
• 1.2.3 石墨烯的制備16-20
• 1.2.4 石墨烯的應(yīng)用20-26
• 1.3 KOH化學(xué)活化方法處理碳材料26-28
• 1.3.1 KOH活化碳材料的機(jī)理26-27
• 1.3.2 KOH對sp~2雜化納米碳材料活化的研究現(xiàn)狀27-28
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容28-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)的方法和原理31-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和方法31-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備31-32
• 2.2 主要表征方法和原理32-37
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)32-34
• 2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)34-35
• 2.2.3 X射線衍射(XRD)35
• 2.2.4 孔徑分析35-36
• 2.2.5 拉曼光譜(Raman)36
• 2.2.6 電子自旋共振譜儀(ESR)36-37
• 2.2.7 X射線光電子能譜(XPS)37
• 2.3 電化學(xué)測試37-41
• 2.3.1 電極片的制備37
• 2.3.2 電化學(xué)測量裝置及其組裝37-38
• 2.3.3 電化學(xué)測試方法38-41
• 第三章 KOH活化微波剝離石墨烯的機(jī)理研究41-59
• 3.1 低溫活化石墨烯樣品(LTAG)的制備41
• 3.2 LTAG樣品的形貌表征41-46
• 3.3 LTAG樣品的結(jié)構(gòu)表征46-48
• 3.4 LTAG樣品的化學(xué)表征48-52
• 3.5 KOH活化MEGO機(jī)理的討論52
• 3.6 LTAG樣品的電化學(xué)測試52-56
• 3.7 本章小結(jié)56-59
• 第四章 總結(jié)與展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66-67
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李惠茗;張鵬云;李春新;;石墨烯的制備方法及表征研究[J];鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年03期

2 李永璽;陳_g;莊小東;張斌;朱金輝;李佩佩;牛麗娟;;石墨烯化學(xué)及潛在應(yīng)用[J];上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

3 王新偉;楊艷;田宏偉;鄭偉濤;;石墨烯的化學(xué)方法合成及其表征[J];中國科技論文在線;2011年03期

4 張文毓;;石墨烯應(yīng)用研究進(jìn)展綜述[J];新材料產(chǎn)業(yè);2011年07期

5 龍威;黃榮華;;石墨烯的化學(xué)奧秘及研究進(jìn)展[J];洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

6 蒲琳鈺;馬擁軍;胡海龍;裴重華;;水熱法制備氟化石墨烯[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

7 張閔;尚小鵬;李靜;王賢保;;石墨烯及其復(fù)合材料在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J];膠體與聚合物;2012年04期

8 ;15英寸單層石墨烯透明電極制備成功[J];機(jī)電工程技術(shù);2013年02期

9 孫曉霞;;石墨烯:產(chǎn)業(yè)起步 引導(dǎo)為重[J];新材料產(chǎn)業(yè);2013年09期

10 ;我國百噸級氧化石墨(烯)/石墨烯粉體生產(chǎn)線投產(chǎn)[J];新材料產(chǎn)業(yè);2013年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報(bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報(bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級結(jié)構(gòu)石墨烯/無機(jī)非金屬復(fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號：783619