RGO/Ppy/FCN 3- 复合膜及氮修饰RGO/Co 3 O 4 复合材料的制备与超级电容器性能
发布时间：2023-03-14 22:17
超级电容器作为新型储能设备,具有循环寿命长、原理简单、电荷运输能力强等优点,为21世纪日益增加的能源需求提供了一个极具前景的选择。电极材料的优劣是影响超级电容器性能的关键因素,分为碳材料、导电聚合物和金属氧化物,但这些材料单独使用时存在诸多缺陷。如石墨烯是一种具有二维片层结构的碳材料,具有比表面积大、导电性优异等特点,但其比电容较低;聚吡咯(Ppy)作为一种典型的导电聚合物,具有较好的电容性能且对环境友好,但Ppy的循环稳定性和机械性能较差;四氧化三钴(Co3O4)是一种过渡金属氧化物,其理论比电容高达3560 F/g,但其导电性及循环稳定性较差。鉴于单一材料各有优缺点,所以本论文以石墨烯及氮修饰石墨烯为基底,分别与Ppy、Co3O4结合,取长补短,以得到更为理想的复合电极材料。本论文研究内容如下:(1)采用单极脉冲电化学沉积法在石墨烯(RGO)修饰的铂基体上制备了电活性石墨烯/聚吡咯/铁氰根(RGO/Ppy/FCN3-)复合膜。通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 超级电容器的分类及储能机理
1.2 超级电容器的电极材料
1.2.1 石墨烯
1.2.2 聚吡咯(Ppy)
1.2.3 四氧化三钴(Co3O4)
1.2.4 复合材料
1.3 本课题研究目的及意义
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.2 氧化石墨烯的制备
2.3 RGO/Ppy/FCN3-复合膜的制备
2.4 不同N掺杂石墨烯/四氧化三钴纳米复合材料的制备
2.4.1 不同氨基N含量石墨烯的制备
2.4.2 高温热解法N掺杂-石墨烯的制备
2.4.3 吡咯N掺杂-石墨烯的制备
2.4.4 吡啶N掺杂-石墨烯制备
2.4.5 不同氮活性位点RGO/Co3O4材料的制备
2.5 电极片的制备
2.6 分析测试方法
2.6.1 循环伏安(CV)测试
2.6.2 恒电流充放电测试
2.6.3 交流阻抗测试
2.6.4 傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)
2.6.5 X射线衍射仪(XRD)
2.6.6 透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)
2.6.7 拉曼光谱分析
2.6.8 BET比表面积测试法
第三章 单极脉冲电沉积RGO/Ppy/FCN3-复合膜及其超级电容器性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器与试剂
3.2.2 电极预处理
3.2.3 复合膜的制备
3.2.4 复合膜性能实验
3.3.结果与讨论
3.3.1 RGO/Ppy/FCN3-复合膜的组成与微观形貌分析
3.3.2 循环伏安测试
3.3.3 恒电流充放电测试
3.3.4 循环性能测试
3.3.5 电化学阻抗测试
3.4 小结
第四章 氨基修饰RGO/Co3O4复合材料的制备及超级电容器性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 药品与试剂
4.2.2 Co3O4/NH2-Gs复合材料的制备
4.2.3 结构表征
4.2.4 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 GO的形貌及元素组成分析
4.3.2 NH2-Gs前驱体的形貌及元素组成分析
4.3.3 Co3O4/NH2-Gs复合材料的SEM表征及TEM表征
4.3.4 Co3O4/NH2-Gs复合材料的FTIR、XRD及Raman表征
4.3.5 Co3O4/NH2-Gs复合材料的XPS表征
4.3.6 Co3O4/NH2-Gs复合材料的比表面积测试及TGA分析
4.3.7 Co3O4/NH2-Gs复合材料的电化学性能测试
4.4 小结
第五章 不同种类氮修饰RGO/Co3O4复合材料的制备及超级电容器性能
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 药品与试剂
5.2.2 不同氮掺杂石墨烯/四氧化三钴复合材料的制备
5.2.3 结构表征
5.2.4 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同氮修饰石墨烯前驱体的SEM表征
5.3.2 不同氮修饰石墨烯前驱体的XPS表征
5.3.3 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的SEM表征
5.3.4 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的FTIR和XRD表征
5.3.5 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的XPS表征
5.3.6 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的比表面积测试
5.3.7 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的电化学性能测试
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
本文编号：3762853
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 超级电容器的分类及储能机理
1.2 超级电容器的电极材料
1.2.1 石墨烯
1.2.2 聚吡咯(Ppy)
1.2.3 四氧化三钴(Co3O4)
1.2.4 复合材料
1.3 本课题研究目的及意义
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.2 氧化石墨烯的制备
2.3 RGO/Ppy/FCN3-复合膜的制备
2.4 不同N掺杂石墨烯/四氧化三钴纳米复合材料的制备
2.4.1 不同氨基N含量石墨烯的制备
2.4.2 高温热解法N掺杂-石墨烯的制备
2.4.3 吡咯N掺杂-石墨烯的制备
2.4.4 吡啶N掺杂-石墨烯制备
2.4.5 不同氮活性位点RGO/Co3O4材料的制备
2.5 电极片的制备
2.6 分析测试方法
2.6.1 循环伏安(CV)测试
2.6.2 恒电流充放电测试
2.6.3 交流阻抗测试
2.6.4 傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)
2.6.5 X射线衍射仪(XRD)
2.6.6 透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)
2.6.7 拉曼光谱分析
2.6.8 BET比表面积测试法
第三章 单极脉冲电沉积RGO/Ppy/FCN3-复合膜及其超级电容器性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器与试剂
3.2.2 电极预处理
3.2.3 复合膜的制备
3.2.4 复合膜性能实验
3.3.结果与讨论
3.3.1 RGO/Ppy/FCN3-复合膜的组成与微观形貌分析
3.3.2 循环伏安测试
3.3.3 恒电流充放电测试
3.3.4 循环性能测试
3.3.5 电化学阻抗测试
3.4 小结
第四章 氨基修饰RGO/Co3O4复合材料的制备及超级电容器性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 药品与试剂
4.2.2 Co3O4/NH2-Gs复合材料的制备
4.2.3 结构表征
4.2.4 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 GO的形貌及元素组成分析
4.3.2 NH2-Gs前驱体的形貌及元素组成分析
4.3.3 Co3O4/NH2-Gs复合材料的SEM表征及TEM表征
4.3.4 Co3O4/NH2-Gs复合材料的FTIR、XRD及Raman表征
4.3.5 Co3O4/NH2-Gs复合材料的XPS表征
4.3.6 Co3O4/NH2-Gs复合材料的比表面积测试及TGA分析
4.3.7 Co3O4/NH2-Gs复合材料的电化学性能测试
4.4 小结
第五章 不同种类氮修饰RGO/Co3O4复合材料的制备及超级电容器性能
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 药品与试剂
5.2.2 不同氮掺杂石墨烯/四氧化三钴复合材料的制备
5.2.3 结构表征
5.2.4 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同氮修饰石墨烯前驱体的SEM表征
5.3.2 不同氮修饰石墨烯前驱体的XPS表征
5.3.3 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的SEM表征
5.3.4 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的FTIR和XRD表征
5.3.5 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的XPS表征
5.3.6 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的比表面积测试
5.3.7 不同氮修饰RGO/Co3O4复合材料的电化学性能测试
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
本文编号：3762853
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