可穿戴和便攜式電子設備以及新能源汽車的發(fā)展極大的刺激了電化學裝置的發(fā)展。尤其是在蓬勃發(fā)展的新能源汽車領域,更長里程、更高充電效率、更長使用壽命的用戶體驗要求電化學裝置擁有更出色的儲存和轉(zhuǎn)換效率。鑒于電極材料是儲能器件的關鍵環(huán)節(jié),設計出新穎優(yōu)越的電極材料一直是科研工作者的興趣所在。本征石墨烯片層的堆疊嚴重削弱了其良好導電率、化學和熱穩(wěn)定性、超高比表面積的優(yōu)秀特點,極大地打擊了石墨烯的研發(fā)和應用。本文采用水熱法,將氧化石墨烯組裝成三維多孔石墨烯氣凝膠的同時,利用水溶性的試劑將雜原子均勻的引入到石墨烯片層上,實現(xiàn)摻雜以達到提高其電化學性能的目的。1.以甲酰胺溶液為摻氮劑,水熱條件下形成氮摻雜石墨烯水凝膠,冷凍干燥后炭化獲得其氣凝膠（NGAs）。調(diào)整甲酰胺與氧化石墨烯溶液的體積比獲得不同摻氮量和孔洞結(jié)構(gòu)的材料。以NGAs為活性物質(zhì)組裝成鋰離子負極半電池并借助多種手段探究其性能表現(xiàn)。分析表明,NGAs-2具有更高的比容量（0.1 A g-1時初始放電比容量達到1653.5 mAh g-1,即使經(jīng)過100個循環(huán),其可逆比容量仍能達到534.8 mAhg-1）、良好的倍率性能（5.0 A g-1時為... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１半電池組裝示意圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｏｆ?ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ?ｈａｌｆ－ｃｅｌｌｓ??

４０分鐘至均勻后倒入１００?ｍｌ反??應釜，放入預先加熱到１８０°Ｃ的恒溫千燥箱中，等待重新升至１８０°Ｃ后計時維持??１２?ｈ后取出。自然冷卻至室溫后取出于去離子水中浸泡除去未反應完全的反應??物。后取出冷凍干燥即得氮摻雜多孔石墨烯氣凝膠（ＮＧＡｓ）。將之放入管式炭化??爐中，于Ｎ２氛圍下８００°Ｃ恒溫２ｈ，所設升溫速率為５°Ｃ?ｍｉｉｒ１。為簡化名稱以所??加甲酰胺體積不同分別命名為ＮＧＡｓ－１６、ＮＧＡｓ－８、ＮＧＡｓ－４、ＮＧＡｓ－２、ＧＡｓ?（即??ｘ＝０時）、。制備流程如圖３－１所不。??歐鶴’邊苷一??圖３－１?ＧＡ與ＴＧＡｓ的制備示意圖??Ｆｉｇ．３－１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＧＡｓ?ａｎｄ?ＮＧＡｓ??３．３實驗結(jié)果及討論??３．３．１?ＧＡｓ和ＮＧＡｓ－ｘ的形貌分析??氧化石墨烯水溶液經(jīng)由水熱處理能夠形成具有三維立體結(jié)構(gòu)的石墨烯氣凝??膠，為了確定石墨烯片層以及三維結(jié)構(gòu)的存在，對所制樣品進行ＳＥＭ表征。圖??３－２為氮摻雜多孔石墨烯氣凝膠（ＮＧＡｓ＿ｘ）以及ＧＡｓ的電鏡圖。從所有圖中均??能觀察到石墨烯片層的存在，大量褶皺和不同程度的孔洞結(jié)構(gòu)遍布石墨烯片層。??２１??

?第三章氮摻雜多孔石墨烯氣凝膠的制備及其電化學性能研宄???原反應能夠提供贗電容；３，電解液中的鋰離子穿過隔膜遷移到電極表面通過插??層反應進入石墨烯類材料晶格中從而提供電容。因此，雙電層儲能、贗電容儲能??以及插層反應共同構(gòu)成其儲能機理。圖３－３?（ｂ）為ＮＧＡｓ－２在不同掃描速率下的??ＣＶ曲線，從圖中可以看出，盡管掃描速率不斷增大，曲線形狀維持較好，這暗??示材料具有較好的倍率性能。此外，掃速增大的情況下，插層反應的實現(xiàn)借助于??＝：訪｜?Ｈ?（ｂ）?ＮＧＡｓ－２??－ｒ?１－°：?＾?１??ＢＹ?ｉ：Ｖ＾??２５．?／?＂６＇?Ｋ?——２０ｍＶ／ｓ??——５０ｍＶ／ｓ??＿〇?ｎ???．?＿〇．??０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０?０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０??Ｐｏｔｅｎｔｉａ丨（Ｖ?ｖｓ?Ｌｉ／Ｌｉ’?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ（Ｖ?ｖｓ?Ｌｉ／Ｌｉ＋）??圖３－３?（ａ）?ＧＡｓ與ＮＧＡｓ－ｘ在２?ｍＶ?ｓ－１掃描速率下的ＣＶ曲線圖；（ｂ）?ＮＧＡｓ－２在不??同掃描速率下的ＣＶ曲線圖??Ｆｉｇ．?３－３?（ａ）?ＣＶ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＧＡｓ?ａｎｄ?ＮＧＡｓ－ｘ?ａｔ?ａ?ｓｃａｎ?ｒａｔｅ?ｏｆ?２?ｍＶ?ｓ＂１；?（ｂ）?ＣＶ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ??ＮＧＡｓ－２?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｃａｎ?ｒａｔｅ??鋰離子進入材料晶格需要改變原有晶格形態(tài)，故而其反應速率較慢且可逆性弱于??贗電容儲能及雙電層儲能，因此其曲線性狀較之低掃速下更接近規(guī)整矩形。??圖３－４?（ａ）為ＧＡｓ與ＮＧＡｓ－ｘ在０．１?Ａｇ＿］電流密度

【參考文獻】：
博士論文
[1]三維納米多孔石墨烯基復合材料的可控合成及其超電容性能研究[D]. 秦凱強.天津大學 2017

碩士論文
[1]基于石墨烯基炭氣凝膠的鋰離子電容器研究[D]. 樊強.北京化工大學 2016



本文編號：3390523