聚苯胺/石墨烯复合材料制备及超电性能

发布时间：2022-01-15 21:27

　　能源是人类生存和发展的重要物质基础,而能量高效存储和转换是社会可持续发展亟待解决的核心问题之一。超级电容器作为一种新型的能量存储与转换装置,拥有快速充放电,高功率密度以及循环性能优越等一系列优点。在便携式电子产品,医疗设备以及混合动力汽车等领域展现出广泛的应用前景。基于不同的储能机制,超级电容器电极材料可分为两类,一类是以石墨烯为代表的双电层电极材料,具有倍率高和循环性能稳定的优点,但比电容值偏低；另一类是以聚苯胺为代表的赝电容电极材料,其优点为比电容值高,缺点是倍率性能差。为了充分发挥以上两种材料的优点并弥补其缺点,本论文将聚苯胺与石墨烯进行复合并用作超级电容器电极材料,旨在通过复合后的协同效应提高复合材料的电化学性能。具体研究内容如下：（1）将植酸作为交联剂引入聚苯胺和石墨烯复合结构的构筑过程中,得到聚苯胺/石墨烯复合材料。通过场发射扫描电镜（FESEM）和透射电镜（TEM）表征,发现植酸的加入有利于形成聚苯胺/石墨烯三维网络结构。接着将得到的复合材料用于超级电容器性能测试,由于三维网络结构的存在,为离子扩散和电子转移提供了较短的路径,复合材料表现出较优异的比电容。进一步优化材料制... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 超级电容器的储能原理
        1.1.1 双电层电容器
        1.1.2 赝电容电容器
    1.2 超级电容器常用的电极材料
        1.2.1 电层电容器的电极材料
        1.2.2 赝电容电容器电极材料
    1.3 聚苯胺/石墨烯复合电极材料的制备与性能研究进展
        1.3.1 原位化学氧化聚合法
        1.3.2 原位电聚合法
        1.3.3 自组装聚合法
        1.3.4 界面聚合法
    1.4 超级电容器的其他组成部分
        1.4.1 电解质
        1.4.2 集流体
    1.5 超级电容器的评价
    1.6 本论文的思路以及研究内容
2 实验部分
    2.1 实验试剂和仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征方法
        2.2.1 紫外可见吸光光度计(UV-vis)
        2.2.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 激光显微拉曼光谱仪(Raman)
        2.2.6 傅里叶红外光谱(FTIR)
        2.2.7 电化学测试
3 聚苯胺与石墨烯复合网络结构的构筑及其超级电容器性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨的制备
        3.2.2 以植酸为交联剂的聚苯胺/石墨烯复合材料的制备
        3.2.3 电极片的制备及组装
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 植酸对于复合材料性能的影响
        3.3.2 GO的还原时间对复合材料性能的影响
        3.3.3 聚苯胺用量对复合材料的影响
        3.3.4 聚合时间对复合材料的电化学性能的影响
        3.3.5 复合材料的循环稳定性
    3.4 本章小结
4 聚苯胺/石墨烯柔性复合材料的构筑及其超级电容器性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 SGF的制备
        4.2.2 PANI/SGF复合材料的制备
        4.2.3 PANI/SGH复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 石墨烯片层间限域空间的形成
        4.3.2 PANI/SGF复合材料的构筑
        4.3.3 PANI/SGF复合材料的电化学性能
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根.  电子元件与材料. 2008(04)



本文编号：3591349