煤基石墨烯/炭纳米纤维复合材料制备及其电化学性能

发布时间：2021-01-04 13:39

　　超级电容器由于功率密度高、充电时间短、绿色环保等诸多优点,被认为是最有前景的现代能量存储系统,其电极材料是影响超级电容器性能的关键因素。炭材料一直被认为是一种理想的电极材料,而煤炭作为自然界富存的碳源,以其为原料制备煤基石墨烯材料,并将其与静电纺丝技术制备的炭纳米纤维复合制备超级电容器电极材料,有望寻求一种制备大比表面积、高长径比、低电阻率及高性能电极材料的新途径和新工艺。本论文重点考察了材料制备工艺对煤基石墨烯/炭纳米纤维复合材料结构、形貌及其电化学性能的影响,主要研究结果包括以下三个方面:（1）以煤炭为原料制备煤基氧化石墨烯（CGO）,并以CGO、聚丙烯腈（PAN）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为原料,通过静电纺丝技术及热处理过程成功制备得到煤基还原氧化石墨烯负载多孔炭纳米纤维复合材料（CG/PCNF）。采用SEM、TEM、物理吸附仪对所制得材料进行形貌和结构分析,并利用电化学工作站及电池测试系统对复合材料进行电化学性能分析。研究表明:CG/PCNF作为超级电容器电极材料在三电极体系下6M的KOH溶液中的比电容可达225.1 F/g。（2）以预氧化处理的静电纺丝PAN/PMMA复合... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同能量存储器件的功率密度和能量密度对比图

喷丝针头）和收集装置（如图 1.2）。高压电源物溶液在高压电场的作用下，在喷丝针头顶端勒锥。一旦高压电场的作用力达到临界值，聚前喷射的流体，在喷射的过程中其溶剂挥发，装置接收。目前，通过静电纺丝技术制备出的米级之间，但很难得到直径为几个纳米的均匀纺性和纤维的形貌主要取决于三个因素，包括件。第一个因素是聚合物溶液的性质，包括聚合粘度，并与所选用聚合物（浓度、分子量、结构）和添加剂（表面活性剂，盐等）的性质息息丝溶液时，溶剂乙醇和去离子水的体积比必须是包括聚合物溶液的流量、电压以及纺丝喷头与收件，包括静电纺丝箱体的温度和空气湿度。例聚合物，包括聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PV纤维的形态和孔隙率[36-38]。

安科技大学硕士学位论文挤压纺丝法、离心纺丝法和静电纺丝法所得纤维尺寸的差别，研究发现熔和离心纺丝法制备的纤维直径分别在 50-160 mm 和 0.25-2.2m[43]m 之间，丝技术制备的纤维直径可以达到纳米级。纤维尺寸的减小将会使材料的比从而改善材料的性能。例如，静电纺丝纳米纤维作为化学传感器的活性层比表面积的增大，其与分析物的接触面积也会增大，从而可以提高传感器当以静电纺丝技术制备的炭纳米纤维作为超级电容器电极材料，比表面积进离子的传输，从而提高超级电容器的电化学性能。此外，通过静电纺丝到各种各样多功能纳米纤维，包括聚合物纳米材料，无机金属改性纳米材料，如下图 1.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]以太西无烟煤为前驱体制备煤基石墨烯的研究[J]. 张亚婷,周安宁,张晓欠,邱介山.  煤炭转化. 2013(04)



本文编号：2956859