石墨烯/金属氧化物复合电极材料的制备及电容性能研究
发布时间：2023-11-20 20:18
随着电动汽车和新型便携式电子设备的蓬勃发展,充电速度快和循环寿命长的超级电容器凸显出其重要的地位。石墨烯作为活性炭、碳纳米管的替代品,是未来最具潜力的超级电容器电极材料之一。石墨烯由于超大比表面积、高导电性等特点,受到许多国家的青睐。但是,石墨烯在干燥之后易堆叠成层,使实际比表面积降低,导致石墨烯超级电容器的比容量和能量密度降低,使科研研究与实际应用产生严重脱节。针对以上问题,本文从石墨烯的还原方法、超级电容器组装和石墨烯掺杂改性方面来优化石墨烯基超级电容器的结构和电化学性能,获得兼具高比电容和高能量密度两种特性的石墨烯基超级电容器电极材料。首先,通过改进的Hummers法制备GO,研究杂质离子和电导率对GO纯净度的影响。结果表明,在维持温度在50℃左右,渗析时间为900min,可获得较为纯净的GO。采用FTIR、BET、SEM和电化学表征研究水合肼还原法、水热还原法和真空热还原法三种还原方法对石墨烯形貌及电化学性能的影响。结果表明,水合肼还原法制备的石墨烯材料可有效避免石墨烯片层堆叠,组装成超级电容器的比电容最大(173.75F/g),电阻RS最低(0.21W),经1000次循环,循...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 超级电容器概述
1.1.1 水系超级电容器
1.1.2 非水系超级电容器
1.2 超级电容器的应用
1.3 石墨烯概述
1.3.1 石墨烯
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 氧化石墨烯的还原方法
1.4 石墨烯基复合材料概述
1.4.1 石墨烯/金属氧化物复合材料
1.4.2 石墨烯/导电聚合物复合材料
1.5 本课题的研究内容及研究意义
2 石墨烯的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 主要试剂及设备
2.3 样品的表征方法及性能测定
2.3.1 X-射线衍射(XRD)分析
2.3.2 红外光谱(FTIR)分析
2.3.3 比表面(BET)分析
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.3.5 电化学性能表征
2.4 氧化石墨的制备
2.5 氧化石墨的纯化
2.6 还原氧化石墨烯的制备
2.6.1 水合肼还原石墨烯的制备
2.6.2 水热还原石墨烯的制备
2.6.3 真空热还原石墨烯的制备
2.7 结果与分析
2.7.1 氧化石墨烯的纯度测试分析
2.7.2 红外光谱分析
2.7.3 比表面分析
2.7.4 SEM和数码照片分析
2.7.5 不同还原方法对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
2.8 本章结论
3 石墨烯超级电容器的组装及性能研究
3.1 引言
3.2 石墨烯超级电容器组装
3.2.1 主要材料及仪器
3.2.2 石墨烯电极材料的制备
3.2.3 石墨烯超级电容器的组装
3.3 结果与分析
3.3.1 活性物质的涂覆量对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.3.2 隔膜对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.3.3 电解质对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.4 本章结论
4 石墨烯/C/Ni O/MnO2复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂及仪器
4.2.2 材料的制备
4.2.3 材料的结构和形貌表征
4.2.4 材料的电化学表征
4.3 结果与分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 红外光谱分析
4.3.3 SEM分析
4.3.4 RGO、C/NiO、MnO2、C/NiO/MnO2、C/NiO/MnO2/RGO材料电化学性能的影响
4.3.5 不同RGO含量对C/NiO/MnO2/RGO复合材料电化学性能的影响
4.4 本章结论
5 石墨烯/MoO3/PANI复合材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂及仪器
5.2.2 材料的制备
5.2.3 材料的结构和形貌表征
5.2.4 材料的电化学表征
5.3 结果与分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 红外光谱分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 RGO、MoO3、PANI、MoO3/PANI和MoO3/PANI/RGO材料电化学性能的影响
5.3.5 不同RGO含量对MoO3/PANI/RGO复合材料电化学性能的影响
5.4 本章结论
6 结论及展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3865768
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 超级电容器概述
1.1.1 水系超级电容器
1.1.2 非水系超级电容器
1.2 超级电容器的应用
1.3 石墨烯概述
1.3.1 石墨烯
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 氧化石墨烯的还原方法
1.4 石墨烯基复合材料概述
1.4.1 石墨烯/金属氧化物复合材料
1.4.2 石墨烯/导电聚合物复合材料
1.5 本课题的研究内容及研究意义
2 石墨烯的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 主要试剂及设备
2.3 样品的表征方法及性能测定
2.3.1 X-射线衍射(XRD)分析
2.3.2 红外光谱(FTIR)分析
2.3.3 比表面(BET)分析
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.3.5 电化学性能表征
2.4 氧化石墨的制备
2.5 氧化石墨的纯化
2.6 还原氧化石墨烯的制备
2.6.1 水合肼还原石墨烯的制备
2.6.2 水热还原石墨烯的制备
2.6.3 真空热还原石墨烯的制备
2.7 结果与分析
2.7.1 氧化石墨烯的纯度测试分析
2.7.2 红外光谱分析
2.7.3 比表面分析
2.7.4 SEM和数码照片分析
2.7.5 不同还原方法对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
2.8 本章结论
3 石墨烯超级电容器的组装及性能研究
3.1 引言
3.2 石墨烯超级电容器组装
3.2.1 主要材料及仪器
3.2.2 石墨烯电极材料的制备
3.2.3 石墨烯超级电容器的组装
3.3 结果与分析
3.3.1 活性物质的涂覆量对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.3.2 隔膜对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.3.3 电解质对石墨烯超级电容器电化学性能的影响
3.4 本章结论
4 石墨烯/C/Ni O/MnO2复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂及仪器
4.2.2 材料的制备
4.2.3 材料的结构和形貌表征
4.2.4 材料的电化学表征
4.3 结果与分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 红外光谱分析
4.3.3 SEM分析
4.3.4 RGO、C/NiO、MnO2、C/NiO/MnO2、C/NiO/MnO2/RGO材料电化学性能的影响
4.3.5 不同RGO含量对C/NiO/MnO2/RGO复合材料电化学性能的影响
4.4 本章结论
5 石墨烯/MoO3/PANI复合材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂及仪器
5.2.2 材料的制备
5.2.3 材料的结构和形貌表征
5.2.4 材料的电化学表征
5.3 结果与分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 红外光谱分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 RGO、MoO3、PANI、MoO3/PANI和MoO3/PANI/RGO材料电化学性能的影响
5.3.5 不同RGO含量对MoO3/PANI/RGO复合材料电化学性能的影响
5.4 本章结论
6 结论及展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3865768
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