氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2021-04-22 19:07

　　作为一种新型的储能器件,超级电容器具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长、安全性能好等优点,因此在能源、交通运输、军事和生物技术等方面都具有非常广阔的应用前景,引起了世界范围内的普遍关注。与现在应用较广泛的锂硫电池和铅酸电池相比,超级电容器的功率密度更高,循环稳定性更好,但是其不足之处是能量密度较低,这限制了其在某些领域中的应用。电极材料是超级电容器中最重要的组成部分,其性质直接决定着超级电容器的性能,因此目前大量的研究主要集中在电极材料上。超级电容器的电极材料主要包括碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物等。目前,应用最广的为碳材料,同时也是最早被用来作为超级电容器的电极材料。石墨烯因其具有较高的比表面积,良好的导电性、热稳定性和化学稳定性等优点,被认为是理想的超级电容器的电极材料。石墨烯气凝胶（graphene aerogel,GA）是利用氢键、官能团和共轭π键将二维的片层石墨烯自组装成一种三维的石墨烯材料,能有效抑制石墨烯的团聚,因此其应用更为广泛。本文制备了一些杂原子共掺杂石墨烯凝胶并作为电极材料应用于超级电容器中,主要研究内容如下:1.以氧化石墨烯（graphene oxide... 

【文章来源】：河南师范大学河南省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 超级电容器简介
        1.1.1 超级电容器的研究背景
        1.1.2 超级电容器的组成结构和分类
        1.1.3 超级电容器的性能特点
        1.1.4 超级电容器的应用
    1.2 石墨烯及石墨烯气凝胶在超级电容器中的应用
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 石墨烯气凝胶简介
        1.2.3 石墨烯基超级电容器的研究进展
    1.3 超级电容器的电解液
        1.3.1 传统电解液
        1.3.2 离子液体电解液
        1.3.3 固态电解液
    1.4 本文的选题思路及主要研究内容
第二章 离子液体作为前驱体制备N/S共掺杂石墨烯凝胶及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 离子液体的合成
        2.2.4 氧化石墨烯（GO）的合成
        2.2.5 氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备
        2.2.6 超级电容器的组装
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 氮/硫共掺杂石墨烯凝胶制备条件的优化
        2.3.2 N/S-GA1材料的表征
        2.3.3 N/S-GA1电化学性能的研究
    2.4 本章小结
    附录：离子液体的核磁数据和图谱
第三章 基于 2-巯基1甲基咪唑的氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备及其电化学性能测试
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及实验仪器
        3.2.2 氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备
        3.2.3 超级电容器的组装
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氮/硫共掺杂石墨烯凝胶制备条件的优化
        3.3.2 N/S-GA2材料的表征
        3.3.3 N/S-GA2电化学性能的研究
    3.4 本章小结
第四章 基于 2-巯基苯并咪唑的氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及实验仪器
        4.2.2 氮/硫共掺杂石墨烯凝胶的制备
        4.2.3 超级电容器的组装
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 2-巯基苯并咪唑的量对N/S共掺杂石墨烯气凝胶电化学性能的影响
        4.3.2 N/S-GA3材料的表征
        4.3.3 N/S-GA3电化学性能的研究
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器工作原理及应用[J]. 刘晓臣.  电子产品可靠性与环境试验. 2012(S1)
[2]纳米Co（OH）2/HY复合物的制备及其电化学电容性能[J]. 曹林,梁彦瑜,孔令斌,力虎林.  高等学校化学学报. 2004(05)



本文编号：3154307