高性能3D-石墨烯/Ni-Co-S复合电极的制备、结构和性能

发布时间：2023-02-21 11:03

　　将双电层电容材料与赝电容材料结合在一起的超级电容器,具有导电性好、比容量高、循环寿命长等优点,得到研究者的广泛关注。本文采用水热和电沉积两步法将石墨烯与比容量高的Ni-Co-S材料复合,得到NF/G/Ni-Co-S复合电极材料,研究了复合电极的形成过程、结构和电化学性能。首先,采用水热法在泡沫镍的表面原位组装三维石墨烯得到3D-G/NF材料,研究了水热过程中水热参数对石墨烯微观形貌的影响,讨论了3D石墨烯纳米片的生长机理。研究表明,当GO溶液的浓度为0.2 mg mL^-1、pH值为7.0-7.2时,能够使石墨烯纳米片均匀沉积在泡沫镍的表面,并相互交叉形成三维多孔结构,得到的石墨烯纳米片的厚度仅为10 nm。不同条件得到的石墨烯的微观形貌分析表明,水热过程中KOH的加入和低浓度的GO溶液能够提高GO在水中的分散性,提高GO的还原程度,促进石墨烯纳米片组装形成更好的三维多孔结构。将3D-G/NF作为工作电极用于超级电容器,研究了其在KOH电解液中的电化学性能,测得在5 A g^-1的电流密度下比容量为408 F g^-1。其次,...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的储能机理
        1.2.2 超级电容器的电极材料
    1.3 不同形式石墨烯材料的制备
        1.3.1 0D石墨烯材料的制备
        1.3.2 1D石墨烯材料的制备
        1.3.3 2D石墨烯材料的制备
        1.3.4 3D石墨烯材料的制备
    1.4 泡沫镍/石墨烯/Ni-Co-S复合电极的研究进展及存在的问题
        1.4.1 2D-石墨烯/泡沫镍复合Ni-Co-S电极的研究进展
        1.4.2 3D-石墨烯/泡沫镍复合Ni-Co-S电极的研究进展
    1.5 课题的提出、研究目的及研究内容
第2章 实验原料及研究方法
    2.1 实验所用原料和仪器设备
    2.2 材料的制备流程
        2.2.1 NF/G的制备
        2.2.2 NF/Ni-Co-S的制备
        2.2.3 NF/G/Ni-Co-S的制备
    2.3 结构表征及性能测试
        2.3.1 结构表征
        2.3.2 性能测试
第3章 3D-石墨烯/泡沫镍的制备、结构和性能
    3.1 泡沫镍的预处理
    3.2 3D-石墨烯/泡沫镍的水热法制备和结构分析
        3.2.1 水热时间对石墨烯形貌的影响分析
        3.2.2 GO溶液的浓度对石墨烯形貌的影响分析
        3.2.3 GO溶液的pH值对石墨烯形貌的影响分析
        3.2.4 氧化石墨烯的干燥方式对石墨烯形貌的影响分析
        3.2.5 三维石墨烯纳米片的形成条件分析
    3.3 3D石墨烯的生长机理分析
    3.4 3D-石墨烯/泡沫镍的电化学性能研究
    3.5 本章小结
第4章 NF/G/Ni-Co-S复合电极的制备、结构和性能
    4.1 NF/Ni-Co-S复合电极
        4.1.1 材料的制备
        4.1.2 微观形貌分析
        4.1.3 电化学性能研究
    4.2 NF/G/Ni-Co-S复合电极
        4.2.1 材料的制备
        4.2.2 微观形貌分析
        4.2.3 化学结构分析
    4.3 电化学性能分析
        4.3.1 NF/G_0.2-KOH/Ni-Co-S复合电极
        4.3.2 NF/G_0.2-KOH/Ni-Co-S与其它复合电极性能对比
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3747597