本文關(guān)鍵詞：石墨烯基電極材料的制備與超級電容器性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：超級電容器,又稱電化學(xué)電容器,因其功率密度大,使用溫度范圍寬(-20℃～60℃),無污染、長壽命等特性成為一種新型儲能器件。超級電容器的儲能原理包括雙電層電容和法拉第電容(贗電容),前者通過具有高比表面的碳材料來實現(xiàn),而后者利用電活性材料產(chǎn)生的贗電容儲能。近年來,石墨烯及其復(fù)合材料被認(rèn)為是最有前途的能源材料,因為石墨烯材料具有高電導(dǎo)率,高的比表面積,高的力學(xué)強(qiáng)度,非凡的化學(xué)溶劑耐受性,透明和寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)點,可以靈活的組裝和化學(xué)修飾以達(dá)到功能設(shè)計的目的,特別適合作為超級電容器的電極材料。因此,石墨烯基電極材料的研究是超級電容器的主要研究方向之一。本論文研究了石墨烯基電極材料的硫酸脫水還原法、電泳沉積組裝法和水熱法的制備過程,同時將其作為超級電容器電極材料,系統(tǒng)研究了其電容性能。具體研究內(nèi)容如下： 利用濃硫酸的脫水性能,在不同溫度下處理氧化石墨烯得到濃硫酸脫水還原石墨烯材料(Dehydrated reduction graphene oxide,rGO-D)。研究了不同處理溫度對材料結(jié)構(gòu)和電容性能的影響。結(jié)果表明,濃硫酸能在較低的溫度下快速、有效地脫除氧化石墨烯表面的大部分含氧官能團(tuán),對含氧官能團(tuán)的脫除效率依次為COOHC-O/C-O-CC=O。經(jīng)過開環(huán)處理后,對所有的官能團(tuán)均有較好的脫除效果。制備的rGO-D作為超級電容器電極材料,隨著溫度增加,其比電容呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,在70℃,30min處理后得到石墨烯電極材料的比電容最大(281.8Fg-1)。 結(jié)合使用了電泳沉積和電還原法,制備了自支撐的柔性石墨烯薄膜材料。首先通過電泳沉積在石墨基底上得到柔軟、透明的氧化石墨烯薄膜；然后經(jīng)電化學(xué)還原得到自支撐的石墨烯薄膜；研究了電泳沉積條件和電容性能之間的關(guān)系。采用XRD、SEM、FT-IR、光學(xué)顯微鏡和對樣品進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)、形貌表征。結(jié)果表明,采用電泳沉積和電還原技術(shù)結(jié)合,可以得到導(dǎo)電性好、自支撐結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜電極材料；電容測試結(jié)果表明,電泳沉積條件為30V、10min時制備的石墨烯材料具有最好的電容性能,比電容為254F.g-1,經(jīng)1000次循環(huán)伏安測試后,電容保持率為97.02%。 以氧化石墨烯為前驅(qū)物,氯化鐵作為鐵源,磺基水楊酸配位離子作為緩釋劑,在堿性體系下水熱法一步合成了石墨烯/Fe3O4復(fù)合材料。采用XMD、TEM、FT-IR、XPS對樣品進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)、形貌表征。研究了鐵源離子濃度對石墨烯/Fe3O4電容性能的影響。結(jié)果表明：制備的石墨烯/Fe3O4復(fù)合材料是由粒徑為5-9nm的Fe3O4納米級單晶分布在石墨烯表面組成；電容測試表明,石墨烯/Fe3O4復(fù)合電極材料的電容性能(220.0F.g-1)優(yōu)于單獨的石墨烯(108.9F.g-1)和Fe3O4(55.5F.g-1);石墨烯/Fe3O4的循環(huán)壽命得到了很好的提升,經(jīng)1000次循環(huán)伏安測試后,電容保持率為93.1%。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 石墨烯 濃硫酸脫水性 電泳沉積法 水熱法
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;O646
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 論文中插圖及附表清單6-9
• 論文中物理符號及縮寫清單9-10
• 目錄10-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 引言12
• 1.2 超級電容器簡介12-18
• 1.2.1 超級電容器儲能原理14-15
• 1.2.2 超級電容器組成15-17
• 1.2.3 超級電容器的組裝17-18
• 1.3 超級電容器測試18-22
• 1.3.1 超級電容器測試系統(tǒng)18-19
• 1.3.2 超級電容器測試原理及分析19-22
• 1.4 石墨烯及其復(fù)合材料在超級電容器中的應(yīng)用22-28
• 1.4.1 石墨烯簡介22-23
• 1.4.2 不同還原方法制備石墨烯及其在超電中的應(yīng)用23-25
• 1.4.3 石墨烯不同組裝工藝及其在超電中的應(yīng)用25-27
• 1.4.4 石墨烯/氧化物復(fù)合材料及其在超電中的應(yīng)用27-28
• 1.5 課題研究內(nèi)容28-30
• 1.5.1 論文的研究意義28
• 1.5.2 論文的主要研究內(nèi)容28-30
• 第二章 濃硫酸脫水法制備石墨烯及其電容性能研究30-44
• 2.1 前言30
• 2.2 實驗部分30-33
• 2.2.1 原料與試劑30-31
• 2.2.2 氧化石墨烯的制備31
• 2.2.3 水合胼還原氧化石墨煉（rGO)的制備31-32
• 2.2.4 濃硫酸脫水還原氧化石墨烯(rGO-D、rGO-ROD)的制備32
• 2.2.5 材料的表征及電容性能測試32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-39
• 2.3.1 不同方法制備的rGO的物理化學(xué)性質(zhì)表征33-37
• 2.3.2 不同溫度制備的rGO-D的物理化學(xué)性質(zhì)表征37-39
• 2.4 電容性能研究39-43
• 2.4.1 不同方法制備的rGO與電容性能的關(guān)系研究39-42
• 2.4.2 不同溫度制備的rGO與電容性能的關(guān)系研究42-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 電泳沉積-電還原制備石墨烯自組裝薄膜及其電容性能研究44-56
• 3.1 前言44
• 3.2 實驗部分44-46
• 3.2.1 試劑和儀器44-45
• 3.2.2 氧化石墨烯薄膜的制備45
• 3.2.3 電還原制備石墨烯薄膜45-46
• 3.2.4 表征與測試46
• 3.3 結(jié)果與討論46-55
• 3.3.1 電泳沉積條件對氧化石墨烯薄膜的影響47-48
• 3.3.2 電還原制備石墨烯薄膜研究48-51
• 3.3.3 電還原制備石墨烯電容性能研究51-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 水熱法制備石墨烯/Fe_3O_4材料及其電容性能研究56-70
• 4.1 前言56
• 4.2 實驗部分56-60
• 4.2.1 試劑和儀器56-57
• 4.2.2 材料的制備57-59
• 4.2.3 電容性能測試59-60
• 4.3 結(jié)果與討論60-68
• 4.3.1 石墨烯/Fe_3O_4(graphene/Fe_3O_4)的結(jié)構(gòu)分析60-61
• 4.3.2 石墨烯/Fe_3O_4(graphene/Fe_3O_4)的XPS表征61-62
• 4.3.3 石墨烯/Fe_3O_4(graphene/Fe_3O_4)的形貌分析62-63
• 4.3.4 石墨烯/Fe_3O_4(graphene/Fe_3O_4)的電化學(xué)分析性能研究63-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-79
• 致謝79-80
• 個人簡歷及獲得獎勵80
• 獲得獎勵80-81
• 論文發(fā)表情況81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 高飛;李建玲;苗睿瑛;武克忠;王新東;;不同結(jié)構(gòu)的超級電容器阻抗譜[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2009年06期

2 李忠學(xué);陳杰;;超級電容器的阻抗特性及其復(fù)空間建模[J];電子元件與材料;2007年02期

3 蘇鵬;郭慧林;彭三;寧生科;;氮摻雜石墨烯的制備及其超級電容性能[J];物理化學(xué)學(xué)報;2012年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳勝;石墨烯基超級電容器電極材料的控制合成及形成機(jī)理研究[D];南京理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯基電極材料的制備與超級電容器性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：285882