石墨烯/金属氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究
发布时间：2021-01-11 20:49
超级电容器是新型的储能器件,具有功率密度高、充电时间短、循环寿命长等显著优势。但是其能量密度低、生产成本高等不足成为了制约超级电容器发展的主要因素。为了克服这些缺点,最有效的途径之一就是开发新的电极材料。本文采用溶剂热法制备了石墨烯/氢氧化钴复合材料以及作为比较的氢氧化钴。在此基础上制备了石墨烯/镍钴水滑石复合材料、石墨烯/镍钴水滑石/泡沫镍复合材料以及作为比较的镍钴类水滑石、氢氧化镍、氢氧化钴。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱、热重分析、氮气吸脱附曲线、红外光谱和X射线光电子能谱表征了材料的结构、组成、形貌织构、表面官能团以及表面价态。并在三电极体系下采用循环伏安法、恒电流充放电法测试了复合材料的电化学性能。主要的研究结果如下：1.石墨烯/氢氧化钻复合材料中球状的氢氧化钴均匀地分散在石墨烯的表面。石墨烯和氢氧化钴之间存在协同作用,复合材料的电化学性能高于单独的石墨烯和氢氧化钴。2.花状的石墨烯/镍钴类水滑石复合材料具备优异的电化学性能,电流密度为1Ag-1时,比电容最高为2238 F g-1,在10Ag-1电流密度下充放电循环1000次后,电容的保持率为81%。复合材料中...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 文献综述
2.1 超级电容器概述
2.1.1 超级电容器的结构
2.1.2 超级电容器储能机理
2.1.3 超级电容器电极材料
2.2 石墨烯材料概述
2.2.1 概述
2.2.2 石墨烯在超级电容器中的应用
2.3 石墨烯与金属（氢）氧化物复合电极材料的复合方法
2.3.1 电化学沉积法
2.3.2 微波加热法
2.3.3 溶剂热或水热法
2.3.4 物理沉积或混合
2.3.5 溶胶-凝胶法
2.4 石墨烯与过渡金属钴复合材料的研究现状
2.5 石墨烯与镍钻（氢）氧化物复合材料的研究现状
第3章 实验原理和方法
3.1 实验主要试剂及仪器设备
3.1.1 主要实验试剂
3.1.2 主要仪器、设备
3.2 电极材料制备过程
3.2.1 氧化石墨烯的制备
3.2.2 复合材料的制备
3.3 表征方法
3.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
3.3.2 拉曼光谱（Raman）
3.3.3 热失重分析测试（TGA）
3.3.4 比表面积和孔径分析（BET）
3.3.5 场发射扫描电子显微镜分析（Scanning electron microscope）
3.3.6 透射电子显微镜（TEM）
3.3.7 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
3.3.8 X射线光电子能谱（XPS）
3.4 电极的制备
3.5 电化学测试
3.5.1 实验装置
3.5.2 循环伏安测试（Cyclic voltammetry）
3.5.3 恒电流充放电测试（Galvanostatic charge/discharge）
3.5.4 交流阻抗分析（EIS）
3.5.5 循环稳定性测试
第4章 石墨烯/氢氧化钴复合材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 结果讨论
4.3.1 结构分析
4.3.2 组成分析
4.3.3 形貌和织构分析
4.3.4 表面官能团分析
4.4 电化学性能
4.4.1 循环伏安曲线
4.4.2 充放电曲线
4.4.3 充放电循环性能分析
4.5 形貌对电化学性能的影响
4.6 小结
第5章 石墨烯/镍钴类水滑石复合材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果讨论
5.3.1 结构分析
5.3.2 组成分析
5.3.3 形貌分析
5.3.4 表面官能团分析
5.3.5 表面价态分析
5.4 电化学性能
5.4.1 循环伏安曲线
5.4.2 充放电分析
5.4.3 循环稳定性分析
5.5 小结
第6章 石墨烯/镍钴类水滑石/泡沫镍复合材料的制备及电化学性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.3 结果讨论
6.3.1 结构、组成分析
6.3.2 形貌分析
6.4 电化学性能
6.4.1 循环伏安曲线
6.4.2 充放电曲线
6.4.3 循环稳定性分析
6.4.4 交流阻抗分析
6.5 反应机理
6.6 制备条件对于复合材料的影响
6.6.1 反应温度对复合材料形貌、电化学性能的影响
6.6.2 表面活性剂对晶型、电化学的影响
6.6.3 石墨烯的含量对复合材料电化学性能的影响
6.7 小结
第7章 全文总结
参考文献
致谢
附录
本文编号：2971457
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 文献综述
2.1 超级电容器概述
2.1.1 超级电容器的结构
2.1.2 超级电容器储能机理
2.1.3 超级电容器电极材料
2.2 石墨烯材料概述
2.2.1 概述
2.2.2 石墨烯在超级电容器中的应用
2.3 石墨烯与金属（氢）氧化物复合电极材料的复合方法
2.3.1 电化学沉积法
2.3.2 微波加热法
2.3.3 溶剂热或水热法
2.3.4 物理沉积或混合
2.3.5 溶胶-凝胶法
2.4 石墨烯与过渡金属钴复合材料的研究现状
2.5 石墨烯与镍钻（氢）氧化物复合材料的研究现状
第3章 实验原理和方法
3.1 实验主要试剂及仪器设备
3.1.1 主要实验试剂
3.1.2 主要仪器、设备
3.2 电极材料制备过程
3.2.1 氧化石墨烯的制备
3.2.2 复合材料的制备
3.3 表征方法
3.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
3.3.2 拉曼光谱（Raman）
3.3.3 热失重分析测试（TGA）
3.3.4 比表面积和孔径分析（BET）
3.3.5 场发射扫描电子显微镜分析（Scanning electron microscope）
3.3.6 透射电子显微镜（TEM）
3.3.7 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
3.3.8 X射线光电子能谱（XPS）
3.4 电极的制备
3.5 电化学测试
3.5.1 实验装置
3.5.2 循环伏安测试（Cyclic voltammetry）
3.5.3 恒电流充放电测试（Galvanostatic charge/discharge）
3.5.4 交流阻抗分析（EIS）
3.5.5 循环稳定性测试
第4章 石墨烯/氢氧化钴复合材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 结果讨论
4.3.1 结构分析
4.3.2 组成分析
4.3.3 形貌和织构分析
4.3.4 表面官能团分析
4.4 电化学性能
4.4.1 循环伏安曲线
4.4.2 充放电曲线
4.4.3 充放电循环性能分析
4.5 形貌对电化学性能的影响
4.6 小结
第5章 石墨烯/镍钴类水滑石复合材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果讨论
5.3.1 结构分析
5.3.2 组成分析
5.3.3 形貌分析
5.3.4 表面官能团分析
5.3.5 表面价态分析
5.4 电化学性能
5.4.1 循环伏安曲线
5.4.2 充放电分析
5.4.3 循环稳定性分析
5.5 小结
第6章 石墨烯/镍钴类水滑石/泡沫镍复合材料的制备及电化学性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.3 结果讨论
6.3.1 结构、组成分析
6.3.2 形貌分析
6.4 电化学性能
6.4.1 循环伏安曲线
6.4.2 充放电曲线
6.4.3 循环稳定性分析
6.4.4 交流阻抗分析
6.5 反应机理
6.6 制备条件对于复合材料的影响
6.6.1 反应温度对复合材料形貌、电化学性能的影响
6.6.2 表面活性剂对晶型、电化学的影响
6.6.3 石墨烯的含量对复合材料电化学性能的影响
6.7 小结
第7章 全文总结
参考文献
致谢
附录
本文编号：2971457
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