發(fā)布時(shí)間：2021-09-23 11:07

　　超級(jí)電容器作為一種成熟的能量存儲(chǔ)裝置,已經(jīng)在電子、運(yùn)輸、能源再生和航天航空領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。超級(jí)電容器按照存儲(chǔ)電荷的機(jī)理不同,可以分為雙電層電容器、贗電容電容器以及二者的混合型電容器。雙電層電容器的電容主要依靠電極材料表面提供,但材料比表面積有限。贗電容電容器主要依靠法拉第氧化還原來提供,贗電容電容器所提供的比電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雙電層電容,但自身導(dǎo)電性低、循環(huán)穩(wěn)定性差。如何最大限度的發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)是目前超級(jí)電容器電極材料所面臨的挑戰(zhàn)和迫切要解決的問題。石墨烯具有較特殊的納米結(jié)構(gòu)及諸多優(yōu)異的性能,使其已經(jīng)在光學(xué)、電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、儲(chǔ)能、傳感器、及磁性等諸多領(lǐng)域顯示出了巨大的應(yīng)用潛能。但是石墨烯的制備一直存在易團(tuán)聚的問題,因此尋找避免團(tuán)聚的石墨烯制備方法迫在眉睫。為了解決石墨烯易團(tuán)聚的問題并結(jié)合雙電層電容器與贗電容電容器的優(yōu)點(diǎn),本文采用一步電化學(xué)插層方法與兩步電化學(xué)插層方法制備石墨烯。一步電化學(xué)插層法和兩步電化學(xué)插層法的插層電解液均選取H₂SO₄體系（50%H₂SO₄）、Lignin體系（50%H

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的Ragone圖

石墨烯的概述.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能在 2004 年，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆(Andre Geim)和·諾沃消洛夫(Konstantin Novoselov)[22]發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以 sp2雜化軌道成鍵，特點(diǎn)：碳原子有 4 個(gè)價(jià)電子，其中 3 個(gè)電子生成 sp2鍵，即每個(gè)碳原子都位于 pz 軌道上的未成鍵電子，近鄰原子的 pz 軌道與平面成垂直方向可形新形成的 π 鍵呈半填滿狀態(tài)。研究證實(shí)，石墨烯中碳原子的配位數(shù)為 3，鄰碳原子間的鍵長為 1.42 10-10m，鍵與鍵之間的夾角為 120°。除了 σ碳原子鏈接成六角環(huán)的蜂窩式層狀結(jié)構(gòu)外，每個(gè)碳原子的垂直于層平面可以形成貫穿全層的多原子的大 π 鍵(與苯環(huán)類似)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文的光學(xué)特性，在較寬波長范圍內(nèi)吸收率約為 2.3%，看上去幾乎是透明的。在石墨烯厚度范圍內(nèi)，厚度每增加一層，吸收率增加 2.3 %[23, 24]。.3.2 石墨烯的制備方法石墨烯作為一種具備多個(gè)優(yōu)異特性的新型材料，其研究的首要問題就是如備這種材料。目前常見的石墨烯制備方法主要包括機(jī)械剝離法、石墨氧化還原學(xué)氣相沉積法、弧放電法、球磨法、溶劑輔助剝離法以及化學(xué)合成法等。表 出了常用制備石墨烯的方法及優(yōu)缺點(diǎn)。機(jī)械剝離法是最早提出并成功制備高質(zhì)量單晶石墨烯的方法。2004 年，G Novoselov 等人首次采用機(jī)械剝離法(膠帶反復(fù)粘貼高溫定向裂解石墨)成功分石墨烯，如圖 1-6 所示。但是該方法石墨烯產(chǎn)率較低，因此并不適用于大規(guī)�；瘧�(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage[J]. Zhong-Shuai Wu,Xinliang Feng,Hui-Ming Cheng.  National Science Review. 2014(02)



本文編號(hào)：3405594