石墨烯/金属有机配合物复合电极材料的制备与性能
发布时间：2021-07-31 11:59
超级电容器因其功率密度高、循环稳定性好、充放电速率快被认为是很有前景的新一代储能器件。进一步提高超级电容器的比电容和电化学稳定性,可采用多种组分复合的方式来制备电极材料。石墨烯作为重要的超级电容器电极材料,其氧化还原剥离程度、功能化接枝及与其它赝电容材料复合都是当今研究中的重点和难点。本论文就上述问题主要进行了以下研究:1.首先利用经典的Hummers法化学氧化剥离制备了氧化石墨烯（GO）,又通过简单的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂还原法将其还原制备成还原石墨烯（rGO-DMF）并抽滤制成超柔性石墨烯纸。该石墨烯纸电化学性能良好,可作为柔性电极材料,有良好的应用前景。rGO-DMF还原程度高,C/O原子比高达12.4,而后采用傅立叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）等测试手段分析探讨了DMF还原氧化石墨烯的机理。2.制备好的氧化石墨烯通过简单的一步高温溶剂回流法将1,5-二氨基蒽醌（DAAQ）接枝上进行氨基功能化,同时加入廉价的、环境相容性好的七水合硫酸亚铁（FeSO4...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见储能设备的Ragone图
使得离子通过隔膜的能力强，但是对电子导体要是绝缘体，在电解液中化学性质要稳定，根据这些要求，目前较为常见的隔膜是PP隔膜。图1-2 超级电容器器件结构[7]Fig.1-2 The structure of supercapacitor device在实际的工业应用方面，我国的超级电容器行业发展在世界上暂时处于相对落后的水平，大部分还处于实验室研究阶段，真正工业化应用的还很少，而日本、美国、韩国在工业化方面处于世界领先水平，尤其是日本的Panasonic、NEC和Elna公司生产的超级电容器占据了大部分的市场份额。但是随着我们国家对超级电容器技术和材料研究的重视和投入的增加，相信未来我国超级电容器行业会得到飞速发展和应用。1.3 超级电容器分类超级电容器的分类方式可以分为两种，一种是按照储能机理分类，另一种是按照器件组装设计时两极材料相同与否分类。首先按照储能机理分类超级电容器可以分为电化学双电层电容器（electrochemical double layer capacitor, EDLC），法拉第准电容器，法拉第准电容器又叫赝电容器（pseudo-capacitor），混合电容器（hybrid capacitor）。按照器件组装来分
隔使电荷在电极材料表面吸附和解吸附来完成，当外加一定电压的时候，负极正电荷，同样的，正极会吸引负电荷，通过电荷在电解质中运动，进而产生电存能量，在这一过程中，只是单纯的物理变化，不涉及化学反应，因此活性材保持较好，循环寿命可高达 500,000 圈，具体过程如图 1-3 所示。但是相对于容器，双电层超级电容器的功率密度会更高，这是因为双电层超级电容器一般纳米材料作为电极，电荷运动距离较短，并且碳材料大的比表面积可以为电荷活性位点。双电层电容器的质量比电容 C（F g-1）可以用公式（1-1）来表示：（1 A 是离子能够接触的活性材料的表面积，d 是离子运动到活性材料表面的距离常数。根据公式可以看出，当 和 d 不变的时候，活性材料的有效比表面积越容越大；当 和 A 不变的时候，离子运动距离越短，比表面积越大，所以可以原则来设计电极材料，使之具有大的有效比表面积和合适的孔洞结构。
【参考文献】：
硕士论文
[1]超级电容器氨基蒽醌电极材料的制备及改性[D]. 郗菲菲.大连理工大学 2013
本文编号：3313426
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见储能设备的Ragone图
使得离子通过隔膜的能力强，但是对电子导体要是绝缘体，在电解液中化学性质要稳定，根据这些要求，目前较为常见的隔膜是PP隔膜。图1-2 超级电容器器件结构[7]Fig.1-2 The structure of supercapacitor device在实际的工业应用方面，我国的超级电容器行业发展在世界上暂时处于相对落后的水平，大部分还处于实验室研究阶段，真正工业化应用的还很少，而日本、美国、韩国在工业化方面处于世界领先水平，尤其是日本的Panasonic、NEC和Elna公司生产的超级电容器占据了大部分的市场份额。但是随着我们国家对超级电容器技术和材料研究的重视和投入的增加，相信未来我国超级电容器行业会得到飞速发展和应用。1.3 超级电容器分类超级电容器的分类方式可以分为两种，一种是按照储能机理分类，另一种是按照器件组装设计时两极材料相同与否分类。首先按照储能机理分类超级电容器可以分为电化学双电层电容器（electrochemical double layer capacitor, EDLC），法拉第准电容器，法拉第准电容器又叫赝电容器（pseudo-capacitor），混合电容器（hybrid capacitor）。按照器件组装来分
隔使电荷在电极材料表面吸附和解吸附来完成，当外加一定电压的时候，负极正电荷，同样的，正极会吸引负电荷，通过电荷在电解质中运动，进而产生电存能量，在这一过程中，只是单纯的物理变化，不涉及化学反应，因此活性材保持较好，循环寿命可高达 500,000 圈，具体过程如图 1-3 所示。但是相对于容器，双电层超级电容器的功率密度会更高，这是因为双电层超级电容器一般纳米材料作为电极，电荷运动距离较短，并且碳材料大的比表面积可以为电荷活性位点。双电层电容器的质量比电容 C（F g-1）可以用公式（1-1）来表示：（1 A 是离子能够接触的活性材料的表面积，d 是离子运动到活性材料表面的距离常数。根据公式可以看出，当 和 d 不变的时候，活性材料的有效比表面积越容越大；当 和 A 不变的时候，离子运动距离越短，比表面积越大，所以可以原则来设计电极材料，使之具有大的有效比表面积和合适的孔洞结构。
【参考文献】：
硕士论文
[1]超级电容器氨基蒽醌电极材料的制备及改性[D]. 郗菲菲.大连理工大学 2013
本文编号：3313426
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