本文選題：石墨烯　切入點(diǎn)：金屬氧化物　出處：《南京郵電大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本論文主要合成了不同的超級電容器活性電極材料,包括石墨烯/金屬氧化物和石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料。此外,利用掃描電子顯微鏡(SEM)對復(fù)合材料的形貌進(jìn)行了觀察,同時(shí)結(jié)合傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X-射線光電子能譜(XPS)、粉末X-射線衍射(XRD)和紫外-可見(UV-Vis)吸收光譜等對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和組成成分進(jìn)行了表征,并研究了這些材料的電化學(xué)性能。論文主要研究內(nèi)容如下:1.通過靜電自組裝法,制備得到不同形貌的功能化石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料,并詳細(xì)討論了其形成機(jī)理。從掃描電鏡圖可以看到,不同形貌納米結(jié)構(gòu)的二氧化錳均勻地分布在石墨烯的表面。此外,制備得到的石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料可用作超級電容器的電極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在電流密度為1.0 A·g-1的條件下,相比于石墨烯/二氧化錳(納米線狀)復(fù)合物(比電容值為318 F·g-1),石墨烯/二氧化錳(花狀納米球)復(fù)合物(比電容值為405 F·g-1)表現(xiàn)出更好的電容性能。石墨烯和二氧化錳的協(xié)同效應(yīng)賦予了復(fù)合材料高比電容的電化學(xué)性能。此外,石墨烯/二氧化錳(花狀納米球)復(fù)合物表現(xiàn)出了快速充/放電性能和持久的循環(huán)穩(wěn)定性。2.通過一步水熱法成功制備不同形貌的石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合物。在超聲的輔助下,調(diào)整苯胺單體的用量可得到由納米線狀到納米錐狀不同形貌的聚苯胺。通過結(jié)合石墨烯的高導(dǎo)電性和聚苯胺的贗電容性的優(yōu)點(diǎn),制得不同形貌的石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合物,并且可作為超級電容器電極材料應(yīng)用的一個(gè)例子。循環(huán)伏安法和恒電流充/放電測試表明該石墨烯/聚苯胺材料有著優(yōu)異的電化學(xué)性能。石墨烯/聚苯胺納米線狀復(fù)合物展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在2m V·s-1的掃速下,其比電容值高達(dá)957.1 F·g-1。除此之外,在1.0 A·g-1的電流密度下,石墨烯/聚苯胺納米線狀復(fù)合物表現(xiàn)出更優(yōu)的電化學(xué)性能,其比電容值為724.6 F·g-1,而石墨烯/聚苯胺納米錐狀復(fù)合物的比電容值則為602.5 F·g-1。石墨烯/聚苯胺納米線狀復(fù)合物在恒電流充/放電1000圈之后,比電容仍能保持初始值的90%,表現(xiàn)出了極好的循環(huán)穩(wěn)定性。相對于單獨(dú)的石墨烯或聚苯胺,石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合物的電化學(xué)性能有很大的提高,表明其在高性能的超級電容器方面有著廣泛的應(yīng)用。
[Abstract]:In this paper, different active electrode materials for supercapacitors were synthesized, including graphene / metal oxide and graphene / conductive polymer composites. In addition, the morphology of the composite was observed by scanning electron microscopy (SEM). The structure and composition of the composites were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), powder X-ray diffraction (XRD) and UV-Vis-UV absorption spectra. The main contents of this paper are as follows: 1. Functional graphene / manganese dioxide composites with different morphologies were prepared by electrostatic self-assembly method. The formation mechanism is discussed in detail. It can be seen from the SEM that manganese dioxide with different morphologies distributes uniformly on the surface of graphene. The prepared graphene / manganese dioxide composite can be used as electrode material for supercapacitors. The experimental results show that at the current density of 1.0 Ag ~ (-1), Compared with graphene / manganese dioxide (nanowires) composites (with a specific capacitance of 318F g-1a), graphene / manganese dioxide (flower-shaped nanospheres) composites (with a specific capacitance value of 405F g-1) showed better capacitance properties. The synergistic effect of manganese oxide endows the electrochemical performance of the composite with high specific capacitance. The graphene / manganese dioxide (flower-like nanospheres) composites showed rapid charge / discharge properties and durable cyclic stability .2.The graphene / Polyaniline nanocomposites with different morphologies were successfully prepared by one step hydrothermal method. Polyaniline with different morphologies can be obtained by adjusting the amount of aniline monomers. By combining the advantages of high conductivity of graphene and pseudo-capacitance of Polyaniline, different morphologies of graphene / Polyaniline nanocomposites can be obtained. Cyclic voltammetry and constant current charge / discharge measurements show that the graphene / Polyaniline has excellent electrochemical properties. Graphene / Polyaniline nanowires. Like complexes exhibit excellent electrochemical properties, At the scanning speed of 2m V / s-1, the specific capacitance of graphene / Polyaniline nanocomposites was 957.1 F g-1.In addition, the graphene / Polyaniline nanowires exhibited better electrochemical performance at the current density of 1.0 Ag ~ (-1). The specific capacitance of graphene / Polyaniline nanoconical composite was 724.6 F g-1, while the specific capacitance of graphene / Polyaniline nano-cone composite was 602.5 F g-1.The graphene / Polyaniline nanowire composite was charged / discharged for 1000 cycles at constant current. The specific capacitance can still maintain the initial value of 90, showing excellent cyclic stability. Compared with the single graphene or Polyaniline, the electrochemical properties of graphene / Polyaniline nanocomposites have been greatly improved. It is shown that it is widely used in high performance supercapacitors.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TM53

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本文編號：1652689