發(fā)布時(shí)間：2017-10-14 15:44

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯基柔性電極的制備及其在能源器件方面的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 超級電容器 石墨烯 納米發(fā)電機(jī) 柔性電極

【摘要】：石墨烯是由碳原子堆疊而成,以sp2雜化的方式排列,是一種單層的,蜂窩狀的晶體,而且石墨烯和還原氧化石墨烯(RGO)因其低成本、高的比表面積,和非凡的電學(xué)特性,已被視為良好的電極材料。本文利用液相氧化/CVD還原法制備了還原氧化石墨烯,利用改進(jìn)的Hummers法先對石墨進(jìn)行氧化,獲得剝離的氧化石墨烯后,獲得剝離的氧化石墨烯后,接著用化學(xué)氣相沉積設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步剝離和還原。這是一種全新的制備方法,使產(chǎn)品具有成本低,產(chǎn)量多,品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn),可以大批生產(chǎn)。并且利用掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡、X射線衍射及拉曼光譜等表征手段研究其形貌及結(jié)構(gòu)特征。還原氧化石墨烯添加到聚偏二氟乙烯(PVDF)基紙被用作為基礎(chǔ)電極連續(xù)電沉積MnO_2和碳納米管(CNTs)層,形成靈活的碳納米管-氧化錳/石墨烯-PVDF雜化膜非常適合作為超級電容器電極材料。復(fù)合膜保持了石墨烯納米片的高電導(dǎo)率特性、碳納米管的高表面積體積比和二氧化錳納米片較大的偽電容特性,當(dāng)組裝成超級電容器時(shí)展示了自己在全固態(tài)柔性超級電容器的潛力,顯著提高了超級電容器的電容特性。柔性碳納米管-氧化錳/石墨烯-PVDF復(fù)合膜、鉑片電極,與6 M氫氧化鈉電解液組成的不對稱超級電容器的工作電壓高達(dá)1.8 V、功率密度為4.83 kW kg-1以及高能量密度為49.1 Wh kg-1。此外,超級電容器在放電電流密度為0.08 A g-1時(shí)比電容為276.3 F g-1,而且測試3000個(gè)周期充放電后,超級電容器保持了初始容量的96%,庫倫效率接近100%。制備的石墨烯超級電容器具有薄,重量輕,易彎曲的柔性特點(diǎn),高工作電壓、高能量密度、高庫倫效率以及優(yōu)良的耐腐蝕化學(xué)性能。在銅箔表面濺射生長一層氧化鋅薄膜,然后在氧化鋅表面絲網(wǎng)印刷一層還原氧化石墨烯,之后在石墨烯表面鑲嵌金粒子,制備出的Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性納米發(fā)電電極具有很好的壓電性能,測試過程中產(chǎn)生的電荷能達(dá)到900 pc。而且對于紫外光的亮暗交替變換能產(chǎn)生420 pc的電荷。而且電極還具有制備工藝簡單、靈敏、環(huán)保等優(yōu)秀特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 石墨烯 納米發(fā)電機(jī) 柔性電極
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)10
• 1.2 石墨烯的性能10-12
• 1.2.1 石墨烯的電學(xué)性能11
• 1.2.2 石墨烯的熱學(xué)性能11-12
• 1.2.3 石墨烯的力學(xué)性能12
• 1.2.4 石墨烯的光學(xué)性能12
• 1.3 石墨烯的制備方法12-15
• 1.3.1 機(jī)械剝離法13
• 1.3.2 超薄切片法13
• 1.3.3 表面外延生長法13-14
• 1.3.4 氧化還原法14
• 1.3.5 化學(xué)氣相沉積法14-15
• 1.4 石墨烯在能源器件方面的應(yīng)用15-16
• 1.4.1 石墨烯在超級電容器方面的應(yīng)用15
• 1.4.2 石墨烯在納米發(fā)電機(jī)方面的應(yīng)用15-16
• 第二章 石墨烯的制備及其表征16-23
• 2.1 石墨烯的制備16-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品16
• 2.1.2 制備流程16-18
• 2.1.3 設(shè)備介紹18-19
• 2.2 石墨烯的表征19-23
• 2.2.1 石墨烯的掃描電鏡分析19-20
• 2.2.2 石墨烯的透射電鏡分析20-21
• 2.2.3 石墨烯的X射線衍射分析21-22
• 2.2.4 石墨烯的拉曼光譜分析22
• 2.2.5 石墨烯的原子力顯微鏡表征22-23
• 第三章 石墨烯基柔性電極的制備及其表征23-31
• 3.1 石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備及其表征23-25
• 3.1.1 石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備工藝23
• 3.1.2 石墨烯-PVDF復(fù)合膜的表征23-25
• 3.2 MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備及其表征25-26
• 3.2.1 MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備工藝25
• 3.2.2 MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的表征25-26
• 3.3 CNTs-MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備及其表征26-31
• 3.3.1 CNTs-MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的制備工藝26-27
• 3.3.2 CNTs-MnO_2/石墨烯-PVDF復(fù)合膜的表征27-31
• 第四章 石墨烯超級電容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能研究及其應(yīng)用31-42
• 4.1 超級電容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31
• 4.2 超級電容器的電化學(xué)性能研究31-40
• 4.2.1 電化學(xué)工作站設(shè)備介紹及其原理31-32
• 4.2.2 循環(huán)伏安法檢測電容性能32-36
• 4.2.3 計(jì)時(shí)電位法檢測電容性能36-38
• 4.2.4 交流阻抗法檢測電容性能38-40
• 4.2.5 電容穩(wěn)定性的檢測40
• 4.3 超級電容器的應(yīng)用40-42
• 第五章 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的制備、表征及其壓電性能42-52
• 5.1 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的制備工藝42-43
• 5.2 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的表征43-48
• 5.2.1 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的掃描電鏡及EDS能譜分析43-45
• 5.2.2 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的透射電鏡圖像及EDS能譜分析45-46
• 5.2.3 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的X射線衍射46-48
• 5.3 Au/石墨烯/ZnO/Cu柔性電極的壓電性能48-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 發(fā)表論文和科研情況說明59-60
• 致謝60-61

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