石墨烯—氧化镍复合材料用于光催化和超级电容器
发布时间：2021-11-03 04:19
氧化镍（NiO）凭借超高的理论比电容(2584 F g-1)、较低的价格和优异的化学/热稳定性,被广泛用于超级电容器电极材料。由于NiO导电性差、材料利用率低等因素,目前NiO基超级电容器与其理论比电容还有较大的差距。同时,NiO作为一种p型半导体,在3.5eV处具有吸收边缘并且在可见光谱中具有强烈的吸收尾部,通常将其与其它半导体复合,来调整能带位置、减小禁带宽度、提高稳定性,进而改善材料的催化性能。石墨烯具有2600m2g-1的巨大比表面积、15000 cm2V-s载流子迁移率和130GPa的拉伸强度,在增强、储氢、储能和催化等方面具有广泛的应用。特别是在储能和催化领域,石墨烯能够有效的改善导电性和提高载流子迁移率,将石墨烯和其它材料复合（尤其是与NiO复合）是当下研究的热点。但是,在发挥不同材料之间的协同作用和活性物质高效的利用方面还有很大的提高空间。本文通过水热的方法结合热处理工艺制备出用于超级电容器的NiONiG和用于光催化的RGO-NiO/ZnO复合材料。利用XRD、...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯的结构示意图
图 1.2Hummer 法制备氧化石墨烯[7]Figure1.2 Preparation of graphene oxide by Hummer[7](4)化学气相沉积法化学气相沉积是一种在衬底表面通过化学反应形成薄膜的方法。该方法制备的材料缺陷较少，纯度较高，制备的材料重复性较好。化学气相沉积制备石墨烯具有独特的优势，首先能制备高质量的石墨烯，而且对石墨烯的层数和尺寸进行有效的控制，适合大规模的生产。但对设备和工艺的要求较高，需要将石墨烯脱离所沉积的底板。(5)晶体外延生长法晶体外延生长方法包括 SiC 外延生长法和金属催化外延生长法。碳化硅外延生长法是将 SiC 晶体在高温下加热，使得 Si 因蒸发而离开 SiC 表面，剩下的 C 原子在 SiC衬底上通过自组形式形成石墨烯。金属催化外延生长法是将碳氢化合物在超高真空条件下通入到过渡金属基底表面(如 Pt、Cu、Ru 等)，吸附气体在加热的过程中催化脱
使其成功的应用在集成电路。此外，石墨烯在场发射源及真空电子器件，超级电容器[11, 12]，高效催化剂[13]，导热材料和热界面材料有重要的应用[14]。总的来说，石墨烯主要在增强材料、复合材料、催化材料和储能材料四个方面得到应用。(1)增强材料石墨烯由于出色的力学性能常被用来作为增强材料，同时其较低的密度被用于材料的轻量化。但是石墨烯之间较强的范德华力、增强体与基体之间密度错配、浸润性、缺少键和作用和在基体中的均匀分散性等问题一直制约着石墨烯基复合材料的发展。Li 等人[15]采用液态混合固态烧结的方法制备 Ni-G 增强 Cu 基复合材料，在只有 0.8vol%Ni-G 增强体下拉伸强度相较于纯铜有 42%的提高。Shin 等人[16]用粉末冶金的工艺制备石墨烯增强铝金属复合材料，拥有 440MPa 的拉伸强度。Hwang 等人[17]使用分子级混合手段结合 SPS 烧结，制备出高拉伸强度和屈服强度的复合材料，并且石墨烯增强体在铜基体中分布较为均匀。此外，在制备石墨烯金属基复合材料中还有液态超声固态搅拌[18]、半固态成型等其他方法[19-23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of Sandwich-like NiCo2O4/rGO/NiO Heterostructure on Nickel Foam for High-Performance Supercapacitor Electrodes[J]. Delong Li,Youning Gong,Miaosheng Wang,Chunxu Pan. Nano-Micro Letters. 2017(02)
本文编号：3473034
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯的结构示意图
图 1.2Hummer 法制备氧化石墨烯[7]Figure1.2 Preparation of graphene oxide by Hummer[7](4)化学气相沉积法化学气相沉积是一种在衬底表面通过化学反应形成薄膜的方法。该方法制备的材料缺陷较少，纯度较高，制备的材料重复性较好。化学气相沉积制备石墨烯具有独特的优势，首先能制备高质量的石墨烯，而且对石墨烯的层数和尺寸进行有效的控制，适合大规模的生产。但对设备和工艺的要求较高，需要将石墨烯脱离所沉积的底板。(5)晶体外延生长法晶体外延生长方法包括 SiC 外延生长法和金属催化外延生长法。碳化硅外延生长法是将 SiC 晶体在高温下加热，使得 Si 因蒸发而离开 SiC 表面，剩下的 C 原子在 SiC衬底上通过自组形式形成石墨烯。金属催化外延生长法是将碳氢化合物在超高真空条件下通入到过渡金属基底表面(如 Pt、Cu、Ru 等)，吸附气体在加热的过程中催化脱
使其成功的应用在集成电路。此外，石墨烯在场发射源及真空电子器件，超级电容器[11, 12]，高效催化剂[13]，导热材料和热界面材料有重要的应用[14]。总的来说，石墨烯主要在增强材料、复合材料、催化材料和储能材料四个方面得到应用。(1)增强材料石墨烯由于出色的力学性能常被用来作为增强材料，同时其较低的密度被用于材料的轻量化。但是石墨烯之间较强的范德华力、增强体与基体之间密度错配、浸润性、缺少键和作用和在基体中的均匀分散性等问题一直制约着石墨烯基复合材料的发展。Li 等人[15]采用液态混合固态烧结的方法制备 Ni-G 增强 Cu 基复合材料，在只有 0.8vol%Ni-G 增强体下拉伸强度相较于纯铜有 42%的提高。Shin 等人[16]用粉末冶金的工艺制备石墨烯增强铝金属复合材料，拥有 440MPa 的拉伸强度。Hwang 等人[17]使用分子级混合手段结合 SPS 烧结，制备出高拉伸强度和屈服强度的复合材料，并且石墨烯增强体在铜基体中分布较为均匀。此外，在制备石墨烯金属基复合材料中还有液态超声固态搅拌[18]、半固态成型等其他方法[19-23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of Sandwich-like NiCo2O4/rGO/NiO Heterostructure on Nickel Foam for High-Performance Supercapacitor Electrodes[J]. Delong Li,Youning Gong,Miaosheng Wang,Chunxu Pan. Nano-Micro Letters. 2017(02)
本文编号：3473034
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