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多孔石墨烯基电极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间:2022-01-15 04:01
  超级电容器又叫双电层电容器,是一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件。电极材料作为超级电容器的重要组成部分,其性能的好坏直接决定电容器使用范围。研制性能优异、成本低廉、环境友好的电极材料被广大科研人员所关注。MnO2因价格低廉、资源丰富、氧化价态多、环境友好以及具有超高的理论比容量等特性常被用作赝超级电容器电极材料。石墨烯由于其良好的电导率、优异的化学稳定性以及超高的理论比表面积,被认为是一种理想的超级电容器电极材料。但是,利用化学方法生成的石墨烯,由于碳原子间范德华力的相互作用极易使石墨烯各片层之间发生堆积,使得其比表面积无法与理论值相比,在用石墨烯作电极材料时,不能展现出足量的缺陷位点来储存能力,因而其比电容低于与理论值。基于此,本论文通过不同化学蚀刻法活化石墨烯制得多孔石墨烯,并将其分别与二氧化锰及三聚氰胺复合,制得多孔石墨烯/二氧化锰复合材料及氮掺杂多孔石墨烯复合材料,并研究它们作为超级电容器电极材料的电化学性能。主要研究内容和结果如下:1.GO通过KOH蚀刻后形成孔洞化石墨烯,再将其与MnO2进行整合制备了一系列2DPG/M... 

【文章来源】:西北师范大学甘肃省

【文章页数】:70 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
    1.3 超级电容器的分类及其工作原理
    1.4 超级电容器的应用
    1.5 超级电容器电极材料研究现状
    1.6 选题依据及研究内容
第二章 实验原料及表征方法
    2.1 主要原料和实验试剂
    2.2 主要实验设备
    2.3 材料表征设备
    2.4 电极的制备及电化学性能表征
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电化学性能表征方法
第三章 KOH活化法制备孔洞石墨烯及其孔洞石墨烯/MnO_2复合电极材料的制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 2D多孔石墨烯的制备
        3.2.3 2DPG/MnO_2复合材料的制备
        3.2.4 电极材料的表征
        3.2.5 电极材料的电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 2D孔洞石墨烯的电化学性能表征
        3.3.2 GO及PG45010-0.6 的结构表征
        3.3.3 2DPG/MnO_2复合材料的电化学性能测试
        3.3.4 2DPG/MnO_2复合材料的形成与结构表征
        3.3.5 2DPG/MnO_2-3 复合材料的电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 3DHG/MnO_2复合材料的制备及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 3DHG的制备
        4.2.3 3DHG/MnO_2复合材料的制备
        4.2.4 电极材料的表征
        4.2.5 电极材料的电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 氧化石墨烯及 3DHG的形貌表征
        4.3.2 3DHG/MnO_2复合材料的形成与表征
        4.3.3 3DHG/MnO_2复合材料的电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 3DNHG复合材料的制备及电化学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 氧化石墨烯的制备
        5.2.2 3DNHG材料的制备
        5.2.3 电极材料的表征
        5.2.4 电极材料的电化学性能测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 3DNHG材料的电化学性能测试
        5.3.2 3DNHG-40 材料的微观形貌表征
        5.3.3 氮气吸脱附(BET)测试
        5.3.4 拉曼光谱(Raman)分析
        5.3.5 X射线衍射(XRD)分析
        5.3.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
        5.3.7 3DNHG-40 材料的电化学性能测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇.  物理化学学报. 2017(01)
[2]电化学储能基本问题综述[J]. 李泓,吕迎春.  电化学. 2015(05)
[3]超级电容器的现状及发展趋势[J]. 余丽丽,朱俊杰,赵景泰.  自然杂志. 2015(03)
[4]三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其超级电容性能[J]. 汪建德,彭同江,鲜海洋,孙红娟.  物理化学学报. 2015(01)
[5]多孔石墨烯的制备及其吸附性能[J]. 崔锦峰,包雪梅,秦晓娟,安进,裴春娟.  兰州理工大学学报. 2014(06)
[6]石墨烯基材料在超级电容器中的应用[J]. 滕牧.  电子元件与材料. 2014(09)
[7]碳基超级电容器电极材料的研究进展[J]. 雷文,赵晓梅,何平,刘洪涛.  化学通报. 2013(11)
[8]超级电容器综述[J]. 刘小军,卢永周.  西安文理学院学报(自然科学版). 2011(02)
[9]混合型超级电容器的研究进展[J]. 刘海晶,夏永姚.  化学进展. 2011(Z1)
[10]超级电容器电极材料的研究发展[J]. 王康,余爱梅,郑华均.  浙江化工. 2010(04)

博士论文
[1]电化学电容器电极材料的制备及其电容性能研究[D]. 樊桢.湖南大学 2008
[2]超级电容器及其相关材料的研究[D]. 李会巧.复旦大学 2008
[3]基于碳材料和氧化钌超级电容器的研究[D]. 慈颖.中国科学院研究生院(理化技术研究所) 2007

硕士论文
[1]氮掺杂碳材料的制备及其电容性能的研究[D]. 魏晓娇.西北师范大学 2016
[2]氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能研究[D]. 苏鹏.西北大学 2012



本文编号:3589861

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