层次多孔碳/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-06-11 00:34
超级电容器作为一种逐渐走向成熟的新型储能器件,具有功率密度高,循环寿命长,环境友好等特点,在新型能源汽车,信息通讯,航空航天等领域有广泛的应用前景。电极材料是超级电容器的核心,也是影响其性能的关键因素。石墨烯作为一种新型的碳材料,具有二维平面单原子层结构,超高的比表面积（2630 m2/g）显著的电子传导性,这些使其成为一种良好的复合功能材料纳米添加剂,在超级电容器领域具有巨大潜力。本文从制备石墨烯原料出发,然后将其与经过有效调控的层次多孔碳材料复合,制备出的复合材料实现了结构和性能方面的提升,并且在超级电容器中具有更好的电化学性能。一、以氧化石墨（GO）为前驱体,通过真空热还原法制备石墨烯。经300℃和900℃两个温度处理后,石墨烯微观结构没有发生太大变化。但是,含氧官量从氧化石墨（GO）的27.81 wt.%分别下降到9.04 wt.%,3.02 wt.%,GO中的不稳定基团随着还原温度的升高逐渐被脱除。G300展现了优异的电化学行为,电流密度1 A/g时的质量比电容为149 F/g。但是,在相同测试条件下G900的质量比电容仅为43 F/g。低温下还原的G3...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器结构
图 1.1 超级电容器结构[2]Fig. 1.1 The structure of the supercapacit情形下非对称超级电容器[5]应用场上应用最多，性能最稳定的电对较好的活性碳材料。双电层电兹德国科学家提出的平行板电容电荷发生快速的吸附和脱附现象层超级电容器涉及电解液中阴阳最快可达几秒，比传统电池充放过程，没有化学上的氧化还原反
可达到 500 m2/g 左右，并且在硫酸水系电解液中，比电容值可达 113解质溶液中电容值可达 130 F/g[32]。多孔碳（Templated porous carbons）是可根据实验需要选用合适的模的多孔碳材料。常用的有软模板（F127，热解聚合物等），硬模板（纳米硅胶，分子筛等）。通过上诉方法制备的碳材料，孔径均一可控[33]。但是，该法价格昂贵，且除去模板的方法繁琐，不利于放大生产烯发现以来，被公认为世界上最薄的材料。它只有单层碳原子层的厚超高比表面积，由此计算得到的理论比电容高达 560 F/g，被认为是首选材料[34]。从 2004 年诺贝尔获奖者第一次，实验证明单原子厚度，到现在已有十多年的时间。石墨烯从其制备方法到实际应用也已经35]。经过多年探索，化学制备法可以实现石墨烯大规模制备，及通过强超声剥离。强氧化作用破坏了石墨片层原来的离域大π键结构，同时绝缘的氧化石墨（GO），再经过还原恢复其导电性。
本文编号：3223431
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器结构
图 1.1 超级电容器结构[2]Fig. 1.1 The structure of the supercapacit情形下非对称超级电容器[5]应用场上应用最多，性能最稳定的电对较好的活性碳材料。双电层电兹德国科学家提出的平行板电容电荷发生快速的吸附和脱附现象层超级电容器涉及电解液中阴阳最快可达几秒，比传统电池充放过程，没有化学上的氧化还原反
可达到 500 m2/g 左右，并且在硫酸水系电解液中，比电容值可达 113解质溶液中电容值可达 130 F/g[32]。多孔碳（Templated porous carbons）是可根据实验需要选用合适的模的多孔碳材料。常用的有软模板（F127，热解聚合物等），硬模板（纳米硅胶，分子筛等）。通过上诉方法制备的碳材料，孔径均一可控[33]。但是，该法价格昂贵，且除去模板的方法繁琐，不利于放大生产烯发现以来，被公认为世界上最薄的材料。它只有单层碳原子层的厚超高比表面积，由此计算得到的理论比电容高达 560 F/g，被认为是首选材料[34]。从 2004 年诺贝尔获奖者第一次，实验证明单原子厚度，到现在已有十多年的时间。石墨烯从其制备方法到实际应用也已经35]。经过多年探索，化学制备法可以实现石墨烯大规模制备，及通过强超声剥离。强氧化作用破坏了石墨片层原来的离域大π键结构，同时绝缘的氧化石墨（GO），再经过还原恢复其导电性。
本文编号：3223431
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