本文關(guān)鍵詞：石墨烯基電極材料的制備及其超電容性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器是一種通過極化電解質(zhì)來進行儲能的新型能源器件，具有大的功率密度、長的使用壽命以及高的能量轉(zhuǎn)化效率等眾多優(yōu)點，近年來在電化學儲能領(lǐng)域掀起了一股新的研究熱潮。但是，超級電容器自身也有著嚴重的劣勢，即能量密度相對較低，嚴重制約著超級電容器的發(fā)展。自2004年石墨烯新材料的發(fā)現(xiàn)，其優(yōu)異的電學性能使得提升超級電容器的能量密度成為了一種可能。本文利用化學氧化還原方法制備了石墨烯，并使用XRD，SEM，Raman，循環(huán)伏安，恒流充放電，交流阻抗等檢測手段對石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能做了相關(guān)分析，另外還對石墨烯/MnO_2復(fù)合材料的性能也做了一定探究，具體工作如下： 1、首先使用改進的Hummer方法制備了氧化石墨，然后利用水合肼還原法，真空熱剝離還原法，微波剝離還原法三種方法制備了石墨烯，測試表明水合肼還原所得石墨烯的團聚比較嚴重，真空熱剝離還原方法所得的石墨烯表面依然有部分含氧官能團殘留，微波剝離還原法所得的石墨烯相對還原比較徹底，并且團聚較少。 2、使用三種不同還原手段所得的石墨烯組裝了扣式超級電容器，分別在無機體系和有機體系中對電容器的電化學性能做了相關(guān)分析，測試表明微波剝離還原法制備的石墨烯在無機體系和有機體系下的電化學性能都相對最佳。另外，詳細探討了微波剝離還原所得石墨烯電容器的組裝工藝，研究了不同集流體，粘結(jié)劑的用量，，電極成型壓力對電容器的電學性能的影響，結(jié)果表明在選用泡沫鎳為集流體，粘結(jié)劑含量為5%~10%，電極成型壓力為5MPa時，電容器的性能最佳，比容量達到147F/g，循環(huán)1000次后，容量保持率為94%。 3、利用原位生長技術(shù)制備了石墨烯/MnO_2復(fù)合材料，測試表明，復(fù)合材料中的MnO_2為具有層狀結(jié)構(gòu)的單斜晶系birnessite-MnO_2，粒徑為納米級，均勻的分散在石墨烯片層表面上。并且當MnO_2的負載量為20%時，石墨烯/MnO_2復(fù)合材料具有最大的比容量，在10mV/s掃描速度下，單電極的比容量達到225F/g，比同等條件下純的石墨烯電極的容量（147F/g）提高了53%，并且，循環(huán)1000次后，容量保持率為80%。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 超級電容器 原位生長技術(shù) 二氧化錳 復(fù)合材料
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM53;O613.71
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)12
• 1.2 石墨烯的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能特征12-13
• 1.3 石墨烯的制備13-16
• 1.3.1 機械剝離法13-14
• 1.3.2 氧化還原法14-15
• 1.3.3 化學氣相沉積法15-16
• 1.4 石墨烯的應(yīng)用16-18
• 1.4.1 超級電容器16-17
• 1.4.2 鋰離子電池17-18
• 1.5 超級電容器簡介18-20
• 1.5.1 超級電容器的種類19
• 1.5.2 超級電容器的主要特性19-20
• 1.6 超級電容器電極材料20-23
• 1.6.1 活性炭電極材料20-21
• 1.6.2 碳納米管電極材料21-22
• 1.6.3 炭氣凝膠電極材料22
• 1.6.4 金屬氧化物電極材料22-23
• 1.6.5 導(dǎo)電聚合物電極材料23
• 1.7 選題依據(jù)及主要工作23-25
• 第二章 實驗方法簡介25-30
• 2.1 實驗試劑25
• 2.2 實驗儀器和設(shè)備25-26
• 2.3 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征26-27
• 2.3.1 X 射線衍射(XRD)26
• 2.3.2 傅里葉紅外測試分析（FT-IR）26
• 2.3.3 電鏡掃描分析(SEM)26-27
• 2.3.4 透射電鏡分析(TEM)27
• 2.3.5 拉曼測試分析(Raman)27
• 2.3.6 熱分析(TG)27
• 2.4 電化學性能分析27-29
• 2.4.1 電極的制備27
• 2.4.2 超級電容器的組裝27-28
• 2.4.3 循環(huán)伏安測試(CV)28
• 2.4.4 恒流充放電測試28-29
• 2.4.5 循環(huán)穩(wěn)定性測試29
• 2.4.6 交流阻抗測試29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 石墨烯的制備與表征30-41
• 3.1 氧化石墨的制備與表征30-31
• 3.1.1 氧化石墨的制備30-31
• 3.1.2 氧化石墨烯的制備31
• 3.2 氧化石墨的表征31-33
• 3.2.1 XRD 分析31-32
• 3.2.2 紅外分析32-33
• 3.2.3 氧化石墨的熱重分析33
• 3.3 石墨烯的制備33-34
• 3.3.1 水合肼還原法34
• 3.3.2 微波加熱還原34
• 3.3.3 真空熱還原34
• 3.4 石墨烯的表征34-39
• 3.4.1 XRD 測試分析34-35
• 3.4.2 拉曼分析35-36
• 3.4.3 紅外分析36-37
• 3.4.4 SEM 分析37-38
• 3.4.5 TEM 分析圖38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 石墨烯超級電容器性能分析41-54
• 4.1 無機體系下三種電極材料的電化學性能41-43
• 4.1.1 循環(huán)伏安分析41-42
• 4.1.2 交流阻抗分析42-43
• 4.2 有機體系下三種電極材料的電化學性能43-45
• 4.2.1 循環(huán)性能分析44
• 4.2.2 交流阻抗分析44-45
• 4.3 電極制備工藝對超級電容器性能的影響45-53
• 4.3.1 不同集流體對石墨烯超級電容器性能的影響45-47
• 4.3.1.1 循環(huán)伏安分析45-46
• 4.3.1.2 交流阻抗分析46-47
• 4.3.1.3 循環(huán)穩(wěn)定性分析47
• 4.3.2 粘結(jié)劑含量對石墨烯超級電容器性能的影響47-50
• 4.3.2.1 循環(huán)伏安性能48
• 4.3.2.2 交流阻抗性能48-49
• 4.3.2.3 循環(huán)穩(wěn)定性性能49-50
• 4.3.3 不同電極成型壓力對超級電容器性能的影響50-53
• 4.3.3.1 循環(huán)伏安性能50-51
• 4.3.3.2 恒流充放電性能51-52
• 4.3.3.3 交流阻抗分析52
• 4.3.3.4 循環(huán)穩(wěn)定性分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 石墨烯/ MnO_2超級電容器研究54-62
• 5.1 石墨烯/ MnO_2復(fù)合材料的制備55-56
• 5.3 電學性能測試56-61
• 5.3.1 循環(huán)伏安性能分析56-58
• 5.3.2 恒流充放電分析58-59
• 5.3.3 交流阻抗分析59-60
• 5.3.4 循環(huán)穩(wěn)定性分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-71
• 攻碩期間的成果71-72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周穎;王志超;王春雷;王六平;許欽一;邱介山;;大孔-介孔分級孔結(jié)構(gòu)炭材料制備及性能研究[J];無機材料學報;2011年02期

2 薛露平;鄭明波;沈辰飛;呂洪嶺;李念武;潘力佳;曹潔明;;微波固相剝離法制備功能化石墨烯及其電化學電容性能研究(英文)[J];無機化學學報;2010年08期

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯基電極材料的制備及其超電容性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：423868