一步碳化PEG200合成三维石墨烯材料及其电化学应用研究
发布时间：2021-11-08 01:30
石墨烯因具有大理论比表面积和高电导率等优点在超级电容器、锂离子电池（LIB）等领域都具有很大的应用潜力。然而,结构热力学不稳定性导致的褶皱和堆叠的形成使石墨烯在实际应用中表现出的的电化学性能远远低于预期。于是,我们需要对石墨烯材料进行有效的功能化设计。在众多方法中,三维石墨烯材料的构建能够增加孔结构和比表面积,有利于离子和电子的运输。此外,对石墨烯材料进行掺杂处理,如N原子掺杂,能够改善材料表面的润湿性和导电性,进而提高它的电化学性能。本论文以氧化镁（MgO）催化剂和模板、聚乙二醇200（PEG200）为碳源合成了一系列三维石墨烯材料并对其电化学应用进行了研究。本论文的主要工作如下:本论文首先以MgO为催化剂、PEG200为碳源,通过一步碳化法合成三维石墨烯材料。经扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、N2吸附/脱附测试、循环伏安（CV）和恒流充放电（GCD）等方法,我们对碳产品的表面形貌和微观结构进行表征,并对在不同碳化温度、不同PEG200与MgO质量比条件下制备的碳材料进行电化学性能对比。结果表明:所制备的碳产品具有较大的比表面积和丰富的孔结构。在碳...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１几种碳纳米材料．？（ａ）富勒稀；（ｂ）单壁碳纳米管；（ｃ）多壁碳纳米管；（ｄ）石墨烯??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｅｖｅｒａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ：?（ａ）?ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ；?（ｂ）?ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；?（ｃ）?ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ??
?东北林业大学硕士学位论文???常可利用如下图２－２所示的模拟等效串联电阻图进行展示。其中，凡是溶液电阻；＆是??极化电阻；＃代表Ｗａｒｂｕｒｇ区域的阻抗；ＣＰ￡代表着双电层电容器的常相位角。??ＣＰＥ?Ｗ???ＩＨｗ＾ｉ??—ｆｌ／Ｍｙ—??＾?Ｍｆｉ—??Ｒｐ??图２－２等效串联电阻图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｅｒｉｅｓ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２．４＿２锂离子电池??首先按照８：１：１的质量比分别称取ＦＧｓ、导电剂和ＰＶＤＦ粉末。先将ＦＧｓ和导电剂??分别置于玛瑙研钵中研磨３０?ｍｉｎ左右，然后将研磨的ＦＧｓ和导电剂混合继续研磨２０??ｍｉｎ使两者均匀分散后放置一旁备用。随后将称取的ＰＶＤＦ粉末置于玛瑙研鉢中并滴加??适量的ＮＭＰ进行研磨，待ＰＶＤＦ完全溶解后加入磨细的粉末继续快速研磨并利用ＮＭＰ??调制成适中粘度的均匀浆料。最后，利用刮膜器１５０叫１?一侧将浆料均匀涂覆在己预先??清洗干净和压平的铜箔上并置于８０°Ｃ的真空干燥箱中干燥约１２?ｈ。冷却后经切片机切??割成合适尺寸的圆片用于组装纽扣电池。??本实验中锂离子电池的组装相关操作均在高纯Ａｒ氛围的手套箱中进行，且操作期??间箱内的水氧含量沒具体操作如下：以上述制得的活性材料极片为负极，金属??锂片为正极，聚丙烯隔膜为分离隔膜，ｌｍｏｌ／ＬＬｉＰＦ６（ＥＣ：ＤＭＣ＝ｌ：ｌｖｏｌ％）为电解液，??按照图２－３的组装方式利用压片机封装成ＣＲ２０３２型纽扣电池。待组装好的电池静置一??夜后，筛选出未出现短路的电池用作电化学性能测试。??负极冗??ｒ￣??—?弹片??垫片??－?－?铜箔
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯透明导电薄膜的OLED研究进展[J]. 王作智,张剑锋,张志坤,汪伟,刘兆平. 表面技术. 2019(06)
[2]纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展[J]. 任芳,朱光明,任鹏刚. 复合材料学报. 2014(02)
[3]拓扑缺陷对碳纳米管电学性能的影响[J]. 张丽芳,胡慧芳. 半导体学报. 2005(10)
博士论文
[1]石墨烯基碳纳米材料的制备及其电化学性能研究[D]. 曾凡焱.湖南大学 2013
[2]新型碳纳米材料的制备、性质及应用研究[D]. 戴剑锋.兰州理工大学 2006
硕士论文
[1]三维石墨烯基碳材料的制备及储钠性能研究[D]. 康孟孟.太原理工大学 2019
本文编号：3482731
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１几种碳纳米材料．？（ａ）富勒稀；（ｂ）单壁碳纳米管；（ｃ）多壁碳纳米管；（ｄ）石墨烯??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｅｖｅｒａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ：?（ａ）?ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ；?（ｂ）?ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；?（ｃ）?ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ??
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?东北林业大学硕士学位论文???常可利用如下图２－２所示的模拟等效串联电阻图进行展示。其中，凡是溶液电阻；＆是??极化电阻；＃代表Ｗａｒｂｕｒｇ区域的阻抗；ＣＰ￡代表着双电层电容器的常相位角。??ＣＰＥ?Ｗ???ＩＨｗ＾ｉ??—ｆｌ／Ｍｙ—??＾?Ｍｆｉ—??Ｒｐ??图２－２等效串联电阻图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｅｒｉｅｓ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２．４＿２锂离子电池??首先按照８：１：１的质量比分别称取ＦＧｓ、导电剂和ＰＶＤＦ粉末。先将ＦＧｓ和导电剂??分别置于玛瑙研钵中研磨３０?ｍｉｎ左右，然后将研磨的ＦＧｓ和导电剂混合继续研磨２０??ｍｉｎ使两者均匀分散后放置一旁备用。随后将称取的ＰＶＤＦ粉末置于玛瑙研鉢中并滴加??适量的ＮＭＰ进行研磨，待ＰＶＤＦ完全溶解后加入磨细的粉末继续快速研磨并利用ＮＭＰ??调制成适中粘度的均匀浆料。最后，利用刮膜器１５０叫１?一侧将浆料均匀涂覆在己预先??清洗干净和压平的铜箔上并置于８０°Ｃ的真空干燥箱中干燥约１２?ｈ。冷却后经切片机切??割成合适尺寸的圆片用于组装纽扣电池。??本实验中锂离子电池的组装相关操作均在高纯Ａｒ氛围的手套箱中进行，且操作期??间箱内的水氧含量沒具体操作如下：以上述制得的活性材料极片为负极，金属??锂片为正极，聚丙烯隔膜为分离隔膜，ｌｍｏｌ／ＬＬｉＰＦ６（ＥＣ：ＤＭＣ＝ｌ：ｌｖｏｌ％）为电解液，??按照图２－３的组装方式利用压片机封装成ＣＲ２０３２型纽扣电池。待组装好的电池静置一??夜后，筛选出未出现短路的电池用作电化学性能测试。??负极冗??ｒ￣??—?弹片??垫片??－?－?铜箔
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯透明导电薄膜的OLED研究进展[J]. 王作智,张剑锋,张志坤,汪伟,刘兆平. 表面技术. 2019(06)
[2]纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展[J]. 任芳,朱光明,任鹏刚. 复合材料学报. 2014(02)
[3]拓扑缺陷对碳纳米管电学性能的影响[J]. 张丽芳,胡慧芳. 半导体学报. 2005(10)
博士论文
[1]石墨烯基碳纳米材料的制备及其电化学性能研究[D]. 曾凡焱.湖南大学 2013
[2]新型碳纳米材料的制备、性质及应用研究[D]. 戴剑锋.兰州理工大学 2006
硕士论文
[1]三维石墨烯基碳材料的制备及储钠性能研究[D]. 康孟孟.太原理工大学 2019
本文编号：3482731
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