石墨烯作為被廣泛關(guān)注的材料,在光電子和電子學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出非凡的性能,但其性能受到質(zhì)量的嚴(yán)重影響,制備高質(zhì)量的單晶石墨烯是至關(guān)重要的�；瘜W(xué)氣相沉積法通過精細(xì)的基底處理和工藝優(yōu)化可以獲得高質(zhì)量的石墨烯薄膜,銅和鎳是最常用的兩種有著不同生長機(jī)理的合金催化基底,合理的結(jié)合其二者優(yōu)點(diǎn)利用銅鎳合金作為生長基底是重要的解決之道。本論文研究目的在于探索Cu-Ni體系合金基底CVD法制備石墨烯的工藝及機(jī)理,研究多種工藝對不同成分銅鎳合金上生長石墨烯的影響,將制備出的高質(zhì)量石墨烯應(yīng)用在超級電容器的結(jié)構(gòu)中,并研究其電化學(xué)性能。本論文采用銅鎳合金作為生長基底CVD法制備石墨烯,研究了不同合金成分下CVD工藝參數(shù)對石墨烯質(zhì)量的影響規(guī)律,探索出了最佳生長基底和匹配的工藝參數(shù)范圍,最終調(diào)控生長制備出了單層的單晶石墨烯,并將工藝優(yōu)化的石墨烯修飾電極組裝成超級電容器,研究了石墨烯結(jié)構(gòu)對超級電容器的電化學(xué)性能的影響規(guī)律及機(jī)理。主要結(jié)論為合金基底需預(yù)先電解拋光,并退火適當(dāng)時(shí)間,生長溫度、甲烷流量與石墨烯的形核率、尺寸和厚度呈正比,氫氣流量也與石墨烯的形核率呈正比;Ni原子占比與石墨烯尺寸、厚度及褶皺密度正相關(guān),與單晶性負(fù)相... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 石墨烯的性質(zhì)
    1.3 石墨烯的制備方法
        1.3.1 化學(xué)氣相沉積法
        1.3.2 氧化還原法
        1.3.3 外延生長法
        1.3.4 機(jī)械剝離法
    1.4 石墨烯的主要應(yīng)用
        1.4.1 光電器件
        1.4.2 儲能裝置
        1.4.3 傳感
        1.4.4 催化
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備儀器
    2.2 材料結(jié)構(gòu)及形貌的表征與分析
        2.2.1 拉曼光譜(RS)分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.2.4 原子力掃描探針顯微鏡(AFM)分析
    2.3 電化學(xué)性能測試與分析方法
        2.3.1 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.3.2 恒流充放電(CC)測試
第3章 CVD法制備石墨烯薄膜及性質(zhì)研究
    3.1 引言
    3.2 CVD法基底預(yù)處理
        3.2.1 銅箔預(yù)處理
        3.2.2 電鍍銅鎳合金
    3.3 CVD法制備石墨烯
    3.4 CVD法石墨烯的轉(zhuǎn)移
    3.5 CVD法工藝參數(shù)的研究
        3.5.1 基底預(yù)處理的影響
        3.5.2 退火時(shí)間的影響
        3.5.3 生長溫度的影響
        3.5.4 甲烷流量的影響
        3.5.5 氫氣流量的影響
    3.6 石墨烯的調(diào)控生長
    3.7 本章小結(jié)
第4章 石墨烯/活性炭超級電容器性能研究
    4.1 引言
    4.2 石墨烯/活性炭超級電容器的制備
        4.2.1 工作電極的制備
        4.2.2 超級電容器的組裝
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 超級電容器的循環(huán)伏安行為分析
        4.3.2 超級電容器的恒流充放電行為分析
        4.3.3 超級電容器的循環(huán)與倍率性能分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰電池研究中的循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)測量和分析方法[J]. 聶凱會,耿振,王其鈺,岳金明,禹習(xí)謙,李泓.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2018(03)

碩士論文
[1]高性能超級電容器用活性炭的制備研究[D]. 侯敏.中國林業(yè)科學(xué)研究院 2016
[2]超級電容電極材料用活性炭制備性能研究[D]. 毛川川.東南大學(xué) 2015
[3]石墨烯及其在活性炭基超級電容器中的性能與應(yīng)用[D]. 張娟.寧波大學(xué) 2014



本文編號：3733080