本文關(guān)鍵詞：“模板”法制備石墨烯及其在超級電容器中的應(yīng)用研究

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【摘要】：本論文以富碳有機陰離子苯甲酸根為碳源,鎳鋁類水滑石或鎂鋁水滑石二維層板為模板和催化劑,通過共沉淀法實現(xiàn)苯甲酸根與鎳鋁類水滑石或鎂鋁水滑石層板的超分子自組裝,在氬氣氛中一定溫度下對超分子化合物焙燒后進行“酸蝕”處理去除金屬氧化物,制得石墨烯類材料。將得到的產(chǎn)物作為超級電容器電極材料的活性物質(zhì)進行超級電容器組裝,并進行性測試。本論文設(shè)計合成了三個水滑石前體,即苯甲酸根插層鎳鋁類水滑石NAB112、 NAB212和苯甲酸根插層鎂鋁水滑石MAB312,對前體進行石墨化及去模板和催化劑處理得到石墨烯產(chǎn)物N1G、N2G和M3G,利用XRD、FT-IR、Raman、EA、ICP、 TG、SEM、TEM和孔徑及比表面分析等分析手段對前體及石墨烯產(chǎn)物進行了表征,分析了前體及產(chǎn)物的晶型結(jié)構(gòu)、化學組成和微觀形貌等,探究了石墨烯產(chǎn)物性質(zhì)與石墨烯前體及石墨化條件的關(guān)系。采用循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電等研究手段對以石墨烯產(chǎn)物為電極活性物質(zhì)的超級電容器進行了測試,分析比較了不同石墨烯產(chǎn)物的電化學性能,進一步探究了石墨烯產(chǎn)物性能與石墨烯前體及石墨化條件的關(guān)系。其中,石墨烯產(chǎn)物M3G的比表面積達808.06m2g-1,在電流密度1A/g下恒流充放電其比電容有達195.8F/g,且在電流密度5A/g下恒流充放電1000次后,其比電容保持有初始充放電時的95.1%。本論文通過簡單的方法合成了水滑石前體,并通過簡易的方法在較低溫度下制備出性能優(yōu)異的石墨烯類材料,為大規(guī)模生產(chǎn)超級電容電極材料用石墨烯提供了重要參考。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 水滑石 超分子自組裝 石墨烯 超級電容器
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TM53
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-4
• 中文文摘4-9
• 第一章 緒論9-35
• 1.1 引言9
• 1.2 超級電容器9-18
• 1.2.1 超級電容器的發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 超級電容器的特點11-12
• 1.2.3 超級電容器的分類12
• 1.2.4 超級電容器的工作原理12-14
• 1.2.5 電化學電容器的結(jié)構(gòu)單元14-15
• 1.2.6 超級電容器電極材料15-16
• 1.2.7 超級電容器的應(yīng)用16-18
• 1.3 石墨烯概述18-27
• 1.3.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)18-19
• 1.3.2 石墨烯的性能19-20
• 1.3.3 石墨烯的制備方法20-25
• 1.3.4 石墨烯的應(yīng)用25-27
• 1.4 水滑石概述27-33
• 1.4.1 水滑石類化合物的結(jié)構(gòu)28
• 1.4.2 水滑石類化合物的性質(zhì)28-30
• 1.4.3 水滑石類化合物的制備30-32
• 1.4.4 水滑石類化合物的應(yīng)用32-33
• 1.5 本論文的意義、研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處33-35
• 第二章 苯甲酸根插層類水滑石化合物的合成與表征35-57
• 2.1 前言35
• 2.2 實驗部分35-39
• 2.2.1 材料與試劑35-36
• 2.2.2 表針技術(shù)36
• 2.2.3 樣品制備36-39
• 2.3 結(jié)果與分析39-56
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)分析39-44
• 2.3.2 傅里葉紅外(FT-IR)光譜分析44-49
• 2.3.3 元素分析49-50
• 2.3.4 熱穩(wěn)定性分析50-54
• 2.3.5 微觀形貌分析54-56
• 2.4 小結(jié)56-57
• 第三章 石墨烯納米片的制備與表征57-75
• 3.1 引言57
• 3.2 實驗部分57-59
• 3.2.1 材料與試劑57-58
• 3.2.2 表征技術(shù)58
• 3.2.3 樣品制備58-59
• 3.3 結(jié)果與分析59-74
• 3.3.1 X射線衍射(XRD)分析59-64
• 3.3.2 拉曼(Raman)光譜分析64-67
• 3.3.3 元素分析67-68
• 3.3.4 透射電鏡(TEM)分析68-71
• 3.3.5 孔結(jié)構(gòu)分析71-74
• 3.4 小結(jié)74-75
• 第四章 石墨烯納米材料的電化學性能研究75-95
• 4.1 前言75-76
• 4.2 實驗部分76-79
• 4.2.1 材料與試劑76
• 4.2.2 表征技術(shù)76-78
• 4.2.3 電極的制備和超級電容器的組裝78-79
• 4.3 結(jié)果與分析79-92
• 4.3.1 循環(huán)伏安79-82
• 4.3.2 交流阻抗82-85
• 4.3.3 恒流充放電85-90
• 4.3.4 循環(huán)壽命90-92
• 4.4 小結(jié)92-95
• 第五章 結(jié)論95-97
• 參考文獻97-107
• 攻讀學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果107-109
• 致謝109-111
• 個人簡歷111-113

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