三维石墨烯/Ni 3 S 2 超级电容器复合材料电容性研究

发布时间：2022-01-15 21:51

　　由于环境污染的加剧和能源资源短缺,能源存储设备如电池、超级电容器、燃料电池等已经得到了广泛的研究。此外,便携式和可穿戴设备的需求不断增加,加速了能源储存装置的发展以取代长电缆连接的外部电源。在现有的储能装置中,超级电容器由于其寿命长、高功率密度等特点被认为具有极大的应用潜力。超级电容器电化学性能可以通过利用具有高比表面积和高电导电极材料来提高。到现在为止,碳基材料,如碳纳米管（CNTs）,石墨烯和石墨烯泡沫（GF）已被研究使用在超级电容器领域。基于石墨烯超级电容器由于其优越的双电层电容特性,高导电性,理论容量表现出的优良性能已被广泛研究。然而,石墨烯薄膜由于其二维结构具有较低的比表面积。因此,自组装三维（3D）碳的多孔结构被用来提高其比表面积。然而由于石墨烯薄膜之间的弱连接导致低的导电性和机械强度,使其很难应用于柔性储能器件。作为一种可能解决方案,通过化学气相沉积法（CVD）生长在泡沫镍上的三维石墨烯吸引了极大的兴趣。CVD法生长的3DG表现出很高的电导率及由于存在大量微米尺寸微孔所得到的高与电解质接触面积。此外,它能使电解质离子快速扩散,并为其提供多维的电子传递途径。此外,金属硫化物... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：84 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 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器分类
        1.2.2 超级电容器的工作原理
    1.3 超级电容器电极材料及研究进展
        1.3.1 金属
        1.3.2 金属硫化物
        1.3.3 二硫化三镍
        1.3.4 碳材料
        1.3.5 石墨烯
        1.3.6 三维石墨烯
    1.4 三维石墨烯/硫化镍研究状况
    1.5 本课题的研究意义和主要内容
第二章 实验材料、仪器及测试方法
    2.1 实验材料和制备方法
        2.1.1 样品制备仪器
        2.1.2 实验材料
        2.1.3 3DG的制备及转移
        2.1.4 3DG/Ni_3S_2复合材料制备
        2.1.5 NF/Ni_3S_2复合材料制备
    2.2 结构测试及成分分析方法
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 X射线光电子能谱分析
        2.2.3 傅里叶变换红外光谱测试
        2.2.4 激光拉曼光谱
        2.2.5 扫描电子显微镜
        2.2.6 透射电子显微镜
        2.2.7 X射线能谱仪
    2.3 电化学分析方法
        2.3.1 循环伏安法分析
        2.3.2 电化学阻抗谱
        2.3.3 恒电流充放电测试
第三章 3D石墨烯及复合材料的结构表征
    3.1 3D石墨烯的结构表征
        3.1.1 扫描电子显微镜
        3.1.2 X射线衍射分析
        3.1.3 拉曼光谱分析
    3.2 不同水热反应时间 3DG/Ni_3S_2复合材料的结构表征
        3.2.1 X射线光电子能谱分析
        3.2.2 X射线衍射分析
        3.2.3 扫描电子显微镜分析
        3.2.4 透射显微及能量色散谱分析
    3.3 不同水热反应时间NF/Ni_3S_2复合材料的结构表征
        3.3.1 X射线光电子能谱分析
        3.3.2 X射线衍射分析
        3.3.3 扫描电子显微镜分析
        3.3.4 透射电子显微镜分析
    3.4 不同水热反应时间NF/Ni_3S_2与 3DG/Ni_3S_2结构对比
        3.4.1 FT-IR分析
        3.4.2 X射线光电子能谱分析
        3.4.3 X射线能谱分析
        3.4.4 扫描显微分析
    3.5 小结
第四章 复合材料电容性能分析
    4.1 不同水热反应时间 3DG/Ni_3S_2复合材料的电容性能分析
    4.2 不同水热反应时间NF/Ni_3S_2复合材料的电容性能分析
    4.3 不同水热反应时间 3DG/Ni_3S_2与NF/ Ni_3S_2复合材料的电容性能分析
    4.4 小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文及研究成果



本文编号：3591382