纳米碳材料/石墨烯自支撑复合材料的制备及其超电容特性

发布时间：2023-12-24 15:24

　　超级电容器,是一种新型的储能元器件,其基本工作原理和性能区别于传统电容器,具有高功率和长寿命等诸多优点,是近年来储能领域的研究热点之一。根据双电层理论,比表面积越大,碳材料的比电容就越大。理论上,清洁石墨的面积比电容为20μF·cm-2,以石墨烯为例,其理论质量比容量可高达550 F·g-1。但是,石墨烯在还原或者热解是时候,由于含氧官能团的减少,石墨烯片层之间容易因π-π作用而出现团聚和堆积,大大降低了有效比表面积,水系电解液中所测得的比电容一般低于300 F·g-1,远低于理论值。本论文通过将石墨烯与纳米碳材料进行复合,以改善其电化学性能。具体研究内容如下:(1)采用浸入还原法制备了石墨烯/碳纳米管纸自支撑复合材料,石墨烯片层均匀的附着在碳纳米管纸的表面,有效地缓解了石墨烯薄膜在还原过程的团聚和堆垛,形成GN/CNTP多孔的结构。电化学测试表明,GN/CNTP复合材料具有较高的面积比电容,电流密度在3.2 m A·cm-2时,其面积比电容值为18.1 m F·cm-2;此外复合材料还具有优异的倍率特性和良好的循环稳定性。(2)通过将多孔碳纳米纤维与石墨烯进行自组装,制备出了具有多级...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器简介
        1.2.2 超级电容器的应用
    1.3 超级电容器的分类和储能机理
        1.3.1 超级电容器的分类
        1.3.2 超级电容器的储能机理
    1.4 超级电容器电极材料的研究进展
        1.4.1 碳材料的研究进展
    1.5 本课题研究的主要内容
第二章 碳纳米管纸复合石墨烯自支撑电极材料的制备及其超电容性能
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 GN/CNTP复合材料的制备
        2.2.3 样品的表征
        2.2.4 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 GN/CNTP复合材料的物性表征
    2.4 小结
第三章多孔碳纳米纤维复合石墨烯自支撑电极材料的制备及其超电容性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 CNF/GN自支撑复合材料的制备
        3.2.3 复合材料的物性表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物性表征
    3.4 小结
第四章 掺氮碳纳米纤维复合石墨烯水凝胶电极材料的制备及其超电容特性
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 NCNF/GH复合材料的制备
        4.2.3 复合材料的物性表征
        4.2.4 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 物性表征
    4.4 小结
第五章 碳泡沫复合石墨烯自支撑电极材料的制备及其超电容特性
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 原料与试剂
        5.2.2 CF/GH材料的制备
        5.2.3 复合材料的物性表征
        5.2.4 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 物性表征
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术论文发表情况



本文编号：3874782