【摘要】：能源與環(huán)境是可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵,超級(jí)電容器作為新一代儲(chǔ)能裝置因具有充放電速度快、功率密度大、循環(huán)性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)異性能而備受關(guān)注。三維材料因具有高比表面積,良好導(dǎo)電性,電荷快速傳輸特性等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器領(lǐng)域。本論文以氧化石墨烯(GO)、甲醛(F)、間苯二酚(R)為原料,通過(guò)水熱合成得到厚度可控的三維炭/還原氧化石墨烯復(fù)合納米片(CGS);以KOH為活化劑,采用化學(xué)活化法對(duì)制備的CGS進(jìn)行處理,得到具有層次孔結(jié)構(gòu)的三維炭/還原氧化石墨烯納米片(KACGS)。通過(guò)SEM,TEM,XRD,Raman,XPS、N_2吸/脫附法等手段對(duì)樣品的形貌、比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)恒電流充放電(GCD)、循環(huán)伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等測(cè)試方法對(duì)材料電化學(xué)性能進(jìn)行了分析。具體工作如下:1、以氧化石墨烯、甲醛、間苯二酚為原料,利用氫鍵作用和靜電作用,通過(guò)水熱合成制備了氧化石墨烯導(dǎo)向形成的三維炭/還原氧化石墨烯復(fù)合納米片。考察了原料比例對(duì)材料形貌的影響以及納米片層厚度對(duì)材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)m(氧化石墨烯):m(間苯二酚):m(甲醛)=3:50:34時(shí),制備的材料具有較好的三明治狀納米片層結(jié)構(gòu),其片層厚度為17 nm,比表面積為352 m~2/g。CGSs用作超級(jí)電容器電極材料時(shí),在1 A/g電流密度下的比容量為173.8 F/g。改變間苯二酚和甲醛的比例,制備了不同厚度的CGSs;隨著樣品厚度的增加,材料的電化學(xué)性能隨之變差,因?yàn)檩^厚的樣品增加了電荷轉(zhuǎn)移路程,增大了電解液離子轉(zhuǎn)移阻力。2、通過(guò)KOH化學(xué)活化處理CGSs,制備了具有豐富孔道結(jié)構(gòu)的多孔三明治狀納米炭片。探討了活化過(guò)程中炭堿比、活化溫度對(duì)材料的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:活化溫度為600℃,炭/堿質(zhì)量比為1:1時(shí)活化制備的樣品具有最優(yōu)性能。該樣品擁有高的比表面積(690 m~2/g),高的比電容(在1A/g電流密度下,其比電容達(dá)到224 F/g),以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性(在5A/g大電流密度下經(jīng)8000次循環(huán)的容量保持率為99.2%)。
【圖文】：

圖 1-1 雙電層電容器充放電工作原理圖Fig.1.1 Diagrams of double layer capacitor charging and discharging雙電層電容器的儲(chǔ)能原理及方式與傳統(tǒng)的平板電容器類似，所以傳統(tǒng)電容計(jì)算方式也可以運(yùn)用到雙電層電容器上。

圖 1.2 法拉第贗電容器工作原理圖.1.2 Diagram of the working process of Faradaic pseudocap容器電極材料
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ127.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 汪杰;聚吡咯及其復(fù)合材料的制備及性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

2 楊樹華;石墨烯基雜化材料可控制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：2610580