石墨烯/聚苯二胺/金属氧化物三元复合材料的制备及其在超级电容器中的应用研究
发布时间：2021-11-20 13:47
超级电容器是一种功率密度高、使用寿命长的能量转换和存储装置,但其相对较低的能量密度却制约了它的大规模应用,因此寻求合适的电极材料成为研究者关注的热点之一。石墨烯作为一种新型的碳材料,理论比表面积大、导电导热性好、机械强度高,但片层之间容易发生团聚和堆叠,使其有效比表面积减少,电化学性能受到抑制。同时,金属氧化物和导电聚合物虽然具有更高的电容值,但其在大电流充放电过程中电阻大、稳定性差,所以无法单独作为电极材料使用。因此,为了弥补以上几种材料的不足,将三种组分混合制备三元复合物是一种有效的优化手段。在三元复合物中,石墨烯作为载体框架,不仅能够固定其他两种组分提高材料的循环稳定性,还能够加速电荷传输的速率,提高材料的电化学性能,而另两种组分又可以为材料提供更大的比电容和能量密度,最终获得性能优异的复合材料。主要研究内容和结果如下：（1）本文以改进Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,并将其作为后续三元复合物的载体。同时选取聚对苯二胺作为固定组分,通过改变金属氧化物的种类、形貌以及三种组分的比例得到不同性能的三元复合物并将其应用于超级电容器中。（2）以一锅煮法制备了石墨烯/SnO2/PpP...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１双电层电容器的原理图ｗ??
易加工、无毒无害、比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点ｔｗ。碳材料作为超级??电容器的电极材料主要遵循的是双电层电容的机理，因此影响其电化学性能的因素主要??包括材料的比表面积和孔尺寸分布。如图１－２所示，碳材料的循环伏安曲线具有非常规??则的矩形形状，而其恒电流充放电曲线又呈规整的等腰Ｈ角形，这些都表明了碳材料作??为电极材料时具有很好的电容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??纳米管、石墨炼Ｐｓｉ、碳凝胶Ｐ气炭基复合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??图１－２介孔碳微球／碳纳米管复合物的ＣＶ曲线（ａ）和ＧＣＤ曲线（ｂ）?Ｐｇ??导电聚合物主要遵循嚴电容的机理，具有成本低、绿色无污染、活性点处导电性高、??电压窗口大等优点，但其在发生氧化还原反应时碳骨架容易发生收缩和膨胀，从而导致??电极材料的降解和电化学性能的损耗ＰＷＷ。目前常见的可用于超级电容器电极材料的导??电聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和对应的衍??生物，而将这些材料应用于超级电容器时存在Ｈ种组装模式［３４－３７］：?（１）两个电极均是相??同的Ｐ型惨杂髙聚物的对称性超级电容器
易加工、无毒无害、比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点ｔｗ。碳材料作为超级??电容器的电极材料主要遵循的是双电层电容的机理，因此影响其电化学性能的因素主要??包括材料的比表面积和孔尺寸分布。如图１－２所示，碳材料的循环伏安曲线具有非常规??则的矩形形状，而其恒电流充放电曲线又呈规整的等腰Ｈ角形，这些都表明了碳材料作??为电极材料时具有很好的电容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??纳米管、石墨炼Ｐｓｉ、碳凝胶Ｐ气炭基复合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??图１－２介孔碳微球／碳纳米管复合物的ＣＶ曲线（ａ）和ＧＣＤ曲线（ｂ）?Ｐｇ??导电聚合物主要遵循嚴电容的机理，具有成本低、绿色无污染、活性点处导电性高、??电压窗口大等优点，但其在发生氧化还原反应时碳骨架容易发生收缩和膨胀，从而导致??电极材料的降解和电化学性能的损耗ＰＷＷ。目前常见的可用于超级电容器电极材料的导??电聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和对应的衍??生物，而将这些材料应用于超级电容器时存在Ｈ种组装模式［３４－３７］：?（１）两个电极均是相??同的Ｐ型惨杂髙聚物的对称性超级电容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化剂对磺化石墨烯负载聚苯胺复合材料结构与电化学性能的影响[J]. 马彪,周晓,孙敏强,王庚超. 高分子学报. 2012(09)
博士论文
[1]石墨烯负载过渡金属氧化物及其电化学性能研究[D]. 蒋永.上海大学 2013
本文编号：3507452
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１双电层电容器的原理图ｗ??
易加工、无毒无害、比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点ｔｗ。碳材料作为超级??电容器的电极材料主要遵循的是双电层电容的机理，因此影响其电化学性能的因素主要??包括材料的比表面积和孔尺寸分布。如图１－２所示，碳材料的循环伏安曲线具有非常规??则的矩形形状，而其恒电流充放电曲线又呈规整的等腰Ｈ角形，这些都表明了碳材料作??为电极材料时具有很好的电容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??纳米管、石墨炼Ｐｓｉ、碳凝胶Ｐ气炭基复合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??图１－２介孔碳微球／碳纳米管复合物的ＣＶ曲线（ａ）和ＧＣＤ曲线（ｂ）?Ｐｇ??导电聚合物主要遵循嚴电容的机理，具有成本低、绿色无污染、活性点处导电性高、??电压窗口大等优点，但其在发生氧化还原反应时碳骨架容易发生收缩和膨胀，从而导致??电极材料的降解和电化学性能的损耗ＰＷＷ。目前常见的可用于超级电容器电极材料的导??电聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和对应的衍??生物，而将这些材料应用于超级电容器时存在Ｈ种组装模式［３４－３７］：?（１）两个电极均是相??同的Ｐ型惨杂髙聚物的对称性超级电容器
易加工、无毒无害、比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点ｔｗ。碳材料作为超级??电容器的电极材料主要遵循的是双电层电容的机理，因此影响其电化学性能的因素主要??包括材料的比表面积和孔尺寸分布。如图１－２所示，碳材料的循环伏安曲线具有非常规??则的矩形形状，而其恒电流充放电曲线又呈规整的等腰Ｈ角形，这些都表明了碳材料作??为电极材料时具有很好的电容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??纳米管、石墨炼Ｐｓｉ、碳凝胶Ｐ气炭基复合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??图１－２介孔碳微球／碳纳米管复合物的ＣＶ曲线（ａ）和ＧＣＤ曲线（ｂ）?Ｐｇ??导电聚合物主要遵循嚴电容的机理，具有成本低、绿色无污染、活性点处导电性高、??电压窗口大等优点，但其在发生氧化还原反应时碳骨架容易发生收缩和膨胀，从而导致??电极材料的降解和电化学性能的损耗ＰＷＷ。目前常见的可用于超级电容器电极材料的导??电聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和对应的衍??生物，而将这些材料应用于超级电容器时存在Ｈ种组装模式［３４－３７］：?（１）两个电极均是相??同的Ｐ型惨杂髙聚物的对称性超级电容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化剂对磺化石墨烯负载聚苯胺复合材料结构与电化学性能的影响[J]. 马彪,周晓,孙敏强,王庚超. 高分子学报. 2012(09)
博士论文
[1]石墨烯负载过渡金属氧化物及其电化学性能研究[D]. 蒋永.上海大学 2013
本文编号：3507452
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