胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的制备及其电容性能研究
发布时间：2021-07-14 09:36
超级电容器是介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等特点,在混合动力汽车、电信通讯、军事等领域有着广阔的应用市场。与电池相比,超级电容器具有高的功率密度,但是它低的能量密度限制其应用,因此开发出高能量密度、高功率密度且使用寿命长的超级电容器是目前研究的热点。石墨烯量子点具有小尺寸组装优势、高导电性、高比表面积、高的化学稳定性和丰富的官能团等特性,可以作为高活性物质应用于超级电容器领域。本文中我们采用一种新颖的自下而上碱催化水相分子融合法,制备出比表面积大、稳定性高、导电性和水溶性好的胺基化石墨烯量子点,其表面带有大量的氧化还原活性位。我们将真空退火处理后具有高导电性的二氧化钛纳米管阵列作为三维导电基底,采用电泳沉积技术,将胺基化石墨烯量子点负载到二氧化钛纳米管上,制备出具有高比容量、高能量密度、高功率密度和循环稳定性好的胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列超级电容器。本论文的研究内容主要包括以下三个方面:1.功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的制备及其电化学性能研究。利用碱催化水相分子融合法分别制备羟基化石墨烯量子点和胺基化石墨烯...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器的工作原理
1.2.2 超级电容器的结构与分类
1.2.3 超级电容器的特点
1.2.4 超级电容器的应用领域
1.2.5 超级电容器的发展前景
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 双电层电极材料
1.3.2 赝电容电极材料
1.4 二氧化钛纳米管阵列在超级电容中的应用研究
1.5 石墨烯量子点的简介
1.5.1 石墨烯量子点的制备
1.5.2 石墨烯量子点在超级电容器中的应用研究
1.6 本课题研究的目的与内容
第二章 实验材料与实验方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验药品和试剂
2.1.2 主要仪器设备
2.2 材料的表征方法
2.2.1 X射线衍射分析（XRD）
2.2.2 扫描电子显微镜分析（SEM）
2.2.3 透射电子显微镜分析（TEM）
2.2.4 能谱分析仪（EDS）
2.2.5 拉曼光谱分析（Raman）
2.2.6 热重分析（TGA）
2.2.7 X射线光电子能谱（XPS）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电极测试体系
2.3.2 循环伏安法测试
2.3.3 恒流充放电测试
2.3.4 交流阻抗谱测试
2.4 本章小结
第三章 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 二次阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列
3.2.2 碱催化水相分子融合法制备功能化石墨烯量子点
3.2.3 电泳沉积法制备石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料
3.2.4 石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的电化学性能测试
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 功能化石墨烯量子点的表征
3.3.2 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的表征
3.3.3 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的电容性能比较
3.3.4 沉积电压和时间对胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管的电容性能影响35
3.3.5 退火温度对胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料电容性能影响37
3.4 本章小结
第四章 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料表征及其在对称型超级电容器中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 二次阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列
4.2.2 胺基化石墨烯量子点的制备
4.2.3 电泳沉积法制备胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料
4.2.4 复合材料对称型超级电容器在水系电解液中的电化学性能测试
4.2.5 复合材料对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电化学性能测试
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的表征
4.3.2 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的三电极电容性能研究
4.3.3 复合材料对称型超级电容器在水系电解液中的电容性能研究
4.3.4 复合材料对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电容性能研究
4.4 本章小结
第五章 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列非对称型超级电容器的电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 石墨烯水凝胶的制备
5.2.2 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列电极的制备
5.2.3 复合材料非对称型超级电容器的组装及其电化学性能测试
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 石墨烯水凝胶的SEM表征
5.3.2 复合材料非对称型超级电容器在水系电解液中的电容性能研究
5.3.3 复合材料非对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电容性能研究
5.4 本章小结
第六章 结论与研究展望
6.1 全文结论
6.2 研究展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间科研成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究[D]. 张晶.兰州理工大学 2010
本文编号：3283883
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.2.1 超级电容器的工作原理
1.2.2 超级电容器的结构与分类
1.2.3 超级电容器的特点
1.2.4 超级电容器的应用领域
1.2.5 超级电容器的发展前景
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 双电层电极材料
1.3.2 赝电容电极材料
1.4 二氧化钛纳米管阵列在超级电容中的应用研究
1.5 石墨烯量子点的简介
1.5.1 石墨烯量子点的制备
1.5.2 石墨烯量子点在超级电容器中的应用研究
1.6 本课题研究的目的与内容
第二章 实验材料与实验方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验药品和试剂
2.1.2 主要仪器设备
2.2 材料的表征方法
2.2.1 X射线衍射分析（XRD）
2.2.2 扫描电子显微镜分析（SEM）
2.2.3 透射电子显微镜分析（TEM）
2.2.4 能谱分析仪（EDS）
2.2.5 拉曼光谱分析（Raman）
2.2.6 热重分析（TGA）
2.2.7 X射线光电子能谱（XPS）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电极测试体系
2.3.2 循环伏安法测试
2.3.3 恒流充放电测试
2.3.4 交流阻抗谱测试
2.4 本章小结
第三章 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 二次阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列
3.2.2 碱催化水相分子融合法制备功能化石墨烯量子点
3.2.3 电泳沉积法制备石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料
3.2.4 石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的电化学性能测试
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 功能化石墨烯量子点的表征
3.3.2 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的表征
3.3.3 功能化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的电容性能比较
3.3.4 沉积电压和时间对胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管的电容性能影响35
3.3.5 退火温度对胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料电容性能影响37
3.4 本章小结
第四章 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料表征及其在对称型超级电容器中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 二次阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列
4.2.2 胺基化石墨烯量子点的制备
4.2.3 电泳沉积法制备胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料
4.2.4 复合材料对称型超级电容器在水系电解液中的电化学性能测试
4.2.5 复合材料对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电化学性能测试
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的表征
4.3.2 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列复合材料的三电极电容性能研究
4.3.3 复合材料对称型超级电容器在水系电解液中的电容性能研究
4.3.4 复合材料对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电容性能研究
4.4 本章小结
第五章 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列非对称型超级电容器的电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 石墨烯水凝胶的制备
5.2.2 胺基化石墨烯量子点/二氧化钛纳米管阵列电极的制备
5.2.3 复合材料非对称型超级电容器的组装及其电化学性能测试
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 石墨烯水凝胶的SEM表征
5.3.2 复合材料非对称型超级电容器在水系电解液中的电容性能研究
5.3.3 复合材料非对称型超级电容器在固态凝胶电解质中的电容性能研究
5.4 本章小结
第六章 结论与研究展望
6.1 全文结论
6.2 研究展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间科研成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究[D]. 张晶.兰州理工大学 2010
本文编号：3283883
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3283883.html
