聚吡咯纳米管及石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

发布时间：2020-04-11 01:55

【摘要】：超级电容器具有能量密度大、充放电过程快、循环次数多、及使用温度的范围宽等一系列优点。因此被广泛应用于电子装置、移动电源、电动汽车等领域。电极材料是超级电容器的重要组成部分,因此对超级电容器的性能具有较大的影响,开发性能优异的电极材料成为目前该领域的研究热点。本篇文章为了克服聚吡咯材料的缺点,将聚吡咯与氧化石墨烯进行复合,从而来改善聚吡咯的电化学性能,与此同时也提升了氧化石墨烯的比电容。研究内容如下:(1)本文首先制备了聚吡咯纳米颗粒和纳米管。采用傅里叶红外光谱仪、XRD以及SEM等物理表征方法对管状PPy与颗粒状PPy材料的结构和形貌进行了表征,表征结果显示颗粒状PPy具有团簇的菜花瘤状颗粒结构,而管状PPy具有十分明显的空心管状结构。通过电化学工作站在双电极体系下测试了颗粒状PPy电极以及管状PPy电极的循环伏安,恒流充放电以及阻抗等电化学性能特征。对比分析发现管状聚吡咯比容量明显高于颗粒状聚吡咯,可达到178.6 F·g~(-1)。而颗粒状聚吡咯的比电容值为132 F·g~(-1)。(2)通过水热法将石墨烯与聚吡咯纳米管进行复合,制备了聚吡咯/石墨烯复合材料,通过电化学性能研究对聚吡咯与石墨烯的比例进行了优化。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜等物理手段表征材料的形貌与结构。对材料的循环伏安、恒流充放电、交流阻抗以及比电容值的性能进行分析。测试结果显示,在0.2 A·g~(-1)时,比例为5:1、15:1、20:1、纯石墨烯以及纯聚吡咯的比电容值分别为224 F·g~(-1)、196.4 F·g~(-1)、187 F·g~(-1)、184.3 F·g~(-1)以及178.6 F·g~(-1)。而最佳石墨烯/管状聚吡咯复合材料的比例为8:1,在0.2 A·g~(-1)电流密度下比电容值可以达到502 F·g~(-1)。其比电容的量较其他比例的复合材料及纯聚吡咯和纯石墨烯材料都有大幅度提升。
【图文】：

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分为固态和液态两种[17-18]。器之所以能够提供较强的电流和较长的待机时间，和其内部主直接的关系。超级电容主要构成因素由集流体，电极材料等。电容器中发挥着重要的功能，主要作用为汇集电流，连接正负的电阻大小和对外通电等。想要让超级电容器发挥至关重要的需要着重注意，材料选择大多由活性物质，它通常具有高比表学稳定性[19]。源领域，各国都在努力进行新兴环保资源的开发使用，对于超占据主要地位，且研究处于领先。其中美国，日本，俄罗斯等究都处于领先地位占据世界前列[20]。随着中国经济的不断向前力度不断增强，超级电容器行业研究取得了稳步发展，国内多的研发使用，企业在该方面的研究取得较大成就的是锦州凯美起，中国电子消费领域不断拓展。照目前这种形式来看，中国内保持一个稳步的上升速度，且平均速度要达到世界的一半以

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能够任意进行弯曲或者拉直，内部不仅具，化学性质和石墨相似，都可进行原子和分子的吸够让其在多个领域获得使用。当前获取石墨烯的有向附生法等[24-28]。从以上能论述来看，石墨烯具有很好的应用，，且应用前景广阔。石墨烯是迄今为止有这些优势，自问世以来，它的性质就广受研究学，最坚硬的碳材料，具有非常好的热导率和极好的大，对气体有一定的不可渗透性，且其也具有较好，石墨烯相较于其它种类的碳材料包括一维碳纳米此石墨烯在电子工业、纳米材料、电池、超级电容分广泛的前景。身所研究的方法，可有效进行石墨烯材料得提取。可达到很高的数值。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB332;TM53

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