石墨烯/钴酸镍复合材料的制备及其电容性能研究

发布时间：2024-02-01 17:06

　　超级电容器是一种新型的电化学储能器件,具有大功率输出、超长循环寿命、使用温度范围宽和快速充放电等优点。超级电容器电极材料的性能直接影响着超级电容器的电化学储能性能,材料的研究始终是该领域的热点。石墨烯作为一种新兴的二维碳纳米材料,具有高比表面积、良好的导电性和化学稳定性好等一系列优点,在超级电容器电极材料应用领域显示出巨大潜力。另外,过渡金属氧化物成本低、对环境友好和比电容高等优点有助于提高超级电容器的性能,其中复合型氧化物钴酸镍吸引了很多学者的关注。因此,石墨烯基过渡金属氧化物复合材料的开发形成了一个新的研究方向。具体研究内容如下:(1)通过改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后分别以水合肼和尿素为还原剂制备石墨烯。形貌和结构测试表明:还原后的石墨烯存在多层堆叠,并不是理想的单层结构。两种石墨烯的比表面积存在一定差异,r GN-2的比表面积为340 m2g-1,r GN-1的比表面积为180 m2 g-1。电化学测试表明,在0.5 A g-1的电流密度下,r GN-2和r GN-1比电容分别为174F g-1和161F g-1;在较大的电流密度下(5 A g-1),它们依旧保持较...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 赝电容电容器
        1.2.3 混合电容器
    1.3 超级电容器的结构特点
        1.3.1 电极
        1.3.2 电化学电容器常用电解质
        1.3.3 隔膜
    1.4 超级电容器的电极材料
        1.4.1 碳基电极材料
        1.4.2 石墨烯材料
        1.4.3 导电高分子电极材料
        1.4.4 过渡金属氧化物电极材料
        1.4.5 复合材料
    1.5 石墨烯复合材料在超级电容器上的应用
    1.6 选题的目的及实验内容
        1.6.1 选题目的
        1.6.2 实验内容
    1.7 本论文的主要创新点
2 实验条件和表征方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的结构形貌表征
        2.2.1 X-射 线衍射
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 透射电子显微镜
        2.2.4 激光拉曼光谱
        2.2.5 氮气等温吸脱附
    2.3 材料的电化学性能表征
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.2 恒电流充放电测试
        2.3.3 交流阻抗测试
3 石墨烯的制备及电容性能研究
    3.1 引言
    3.2 石墨烯的制备
        3.2.1 氧化石墨的制备
        3.2.2 氧化石墨的还原
    3.3 石墨烯的表征及其超级电容器的性能研究
        3.3.1 XRD测 试分析
        3.3.2 Raman测 试分析
        3.3.3 形貌测试分析
        3.3.4 BET比 表面积测试分析
        3.3.5 循环伏安测试分析
        3.3.6 交流阻抗测试分析
        3.3.7 充放电及稳定性能测试分析
    3.4 本章小结
4 r GO/Ni Co₂O₄纳 米复合材料的制备与电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 石墨烯 /钴 酸镍纳米线的制备
        4.2.2 石墨烯 /钴 酸镍纳米片的制备
    4.3 石墨烯 /钴 酸镍复合材料的形成机理研究
    4.4 石墨烯 /钴 酸镍复合材料的表征及电化学性能研究
        4.4.1 XRD测 试分析
        4.4.2 形貌测试分析
        4.4.3 拉曼测试分析
        4.4.4 比表面积测试分析
        4.4.5 循环伏安测试分析
        4.4.6 交流阻抗测试分析
        4.4.7 恒电流充放电测试分析
    4.5 小结
结论
致谢
参考文献
攻读 学位期间发表的学术论文



本文编号：3892470