石墨烯/二氧化钛复合材料超级电容器的性能研究
发布时间：2021-11-13 01:40
超级电容器具有高电容量、高功率密度、使用寿命长、工作温度限制低等良好的电化学性能,是一种高效、稳定且环保的储能设备。超级电容器的电化学性能取决于其电极材料的性能。碳系材料导电性好、价格较低、制备工艺也相对简单,电化学稳定性高,但是其容量较低,贵金属氧化物如氧化钌价格高昂、制备复杂、但其比电容高,因此替代金属也随之出现如氧化钛、氧化锰、氧化钴等。石墨烯无疑是碳系材料中的佼佼者,其高比表面积,高导电性正是超级电容器所需要的,而金属钛自然界储备丰富,氧化钛作为半导体材料应用于超级电容器也能得到良好的电容量,如果将石墨烯和氧化钛材料进行复合,制备成新的石墨烯/二氧化钛复合材料,用于超级电容器将得到良好的电化学性能。本论文通过共沉淀的方法,在常温下成功制备了具有不同形貌的微纳米Ti02前驱体。以350℃、450℃、550℃进行焙烧,利用Hummers 改良法在制备石墨烯的过程中成功负载二氧化钛前驱体,利用二氧化钛插层进入石墨烯片层中,解决其团聚现象,采用石墨烯与前驱体不同配比制备复合材料。利用扫描电镜和X射线衍射法对材料的形貌和结构进行物理表征,以KOH作为电解液,组装成超级电容器后对其进行循环...
【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】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 前言
1.2 超级电容器的分类
1.3 超级电容器的工作原理
1.3.1 双电层电容工作原理
1.3.2 法拉第准电容工作原理
1.4 超级电容器的特点
1.5 超级电容器的研究进展
1.5.1 双电层超级电容器的研究进展
1.5.1.1 石墨烯
1.5.1.2 活性炭
1.5.1.3 碳纳米管
1.5.2 法拉第准电容的研究进展
1.5.2.1 氧化钌
1.5.2.2 氧化锰
1.5.2.3 氧化镍
1.5.2.4 氧化钴
1.5.2.5 氧化钛
1.6 超级电容器的主要应用领域
1.6.1 超级电容器在太阳能发电和风力发电中的应用
1.6.2 超级电容器在新能源汽车中的应用
1.6.3 超级电容器其他领域中的应用
1.7 本论文的选题意义及研究内容
1.8 现有超级电容器存在的问题
2 实验及表征方法
2.1 药品及试剂明细
2.2 实验方法
2.2.1 前驱体的制备
2.2.2 氧化石墨的制备
2.2.3 复合材料的制备
2.2.3.1 石墨烯/金属氧化物不同配比测试样品的制备
2.2.3.2 石墨烯与不同煅烧温度后的前驱体1：1配比样品的制备
2.3 材料的物理表征手段
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 X射线衍射测试(XRD)
2.4 电极体系及工作电极的制备
2.4.1 电极体系介绍
2.4.2 工作电极的制备
2.5 材料的电化学表征手段
2.5.1 循环伏安测试(CV)
2.5.2 恒流充放电测试(CP)
2.5.3 交流阻抗测试(EIS)
2.6 数据处理及分析
3 不同比例的石墨烯/TiO_2复合材料电化学性能研究
3.1 引言
3.2 复合材料的物理表征
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
3.2.2 X射线衍射(XRD)测试
3.3 复合材料的化学表征
3.3.1 循环伏安测试
3.3.2 恒流充放电测试
3.3.3 交流阻抗测试
3.3.4 循环寿命测试
3.4 本章小结
4 不同煅烧温度石墨稀/TiO_2复合材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 复合材料的物理表征
4.2.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
4.2.2 X射线衍射(XRD)测试
4.3 复合材料的化学表征
4.3.1 循环伏安测试
4.3.2 恒流充放电测试
4.3.3 交流阻抗测试
4.3.4 循环寿命测试
4.4 本章小结
5 结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical performance of NaCo2O4 as electrode for supercapacitors[J]. Hong-Wei Tang,Ning Gao,Zhao-Rong Chang,Bao Li,Xao-Zi Yuan,Hai-Jiang Wang. Chinese Chemical Letters. 2014(02)
[2]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 胡耀娟,金娟,张卉,吴萍,蔡称心. 物理化学学报. 2010(08)
[3]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[4]超级电容器的应用与发展[J]. 胡毅,陈轩恕,杜砚,尹婷. 电力设备. 2008(01)
[5]介孔氧化镍的合成、表征和在电化学电容器中的应用[J]. 邢伟,李丽,阎子峰. 化学学报. 2005(19)
[6]纳米材料及其技术的应用前景[J]. 张中太,林元华,唐子龙,张俊英. 材料工程. 2000(03)
本文编号：3492054
【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】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 前言
1.2 超级电容器的分类
1.3 超级电容器的工作原理
1.3.1 双电层电容工作原理
1.3.2 法拉第准电容工作原理
1.4 超级电容器的特点
1.5 超级电容器的研究进展
1.5.1 双电层超级电容器的研究进展
1.5.1.1 石墨烯
1.5.1.2 活性炭
1.5.1.3 碳纳米管
1.5.2 法拉第准电容的研究进展
1.5.2.1 氧化钌
1.5.2.2 氧化锰
1.5.2.3 氧化镍
1.5.2.4 氧化钴
1.5.2.5 氧化钛
1.6 超级电容器的主要应用领域
1.6.1 超级电容器在太阳能发电和风力发电中的应用
1.6.2 超级电容器在新能源汽车中的应用
1.6.3 超级电容器其他领域中的应用
1.7 本论文的选题意义及研究内容
1.8 现有超级电容器存在的问题
2 实验及表征方法
2.1 药品及试剂明细
2.2 实验方法
2.2.1 前驱体的制备
2.2.2 氧化石墨的制备
2.2.3 复合材料的制备
2.2.3.1 石墨烯/金属氧化物不同配比测试样品的制备
2.2.3.2 石墨烯与不同煅烧温度后的前驱体1：1配比样品的制备
2.3 材料的物理表征手段
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 X射线衍射测试(XRD)
2.4 电极体系及工作电极的制备
2.4.1 电极体系介绍
2.4.2 工作电极的制备
2.5 材料的电化学表征手段
2.5.1 循环伏安测试(CV)
2.5.2 恒流充放电测试(CP)
2.5.3 交流阻抗测试(EIS)
2.6 数据处理及分析
3 不同比例的石墨烯/TiO_2复合材料电化学性能研究
3.1 引言
3.2 复合材料的物理表征
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
3.2.2 X射线衍射(XRD)测试
3.3 复合材料的化学表征
3.3.1 循环伏安测试
3.3.2 恒流充放电测试
3.3.3 交流阻抗测试
3.3.4 循环寿命测试
3.4 本章小结
4 不同煅烧温度石墨稀/TiO_2复合材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 复合材料的物理表征
4.2.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
4.2.2 X射线衍射(XRD)测试
4.3 复合材料的化学表征
4.3.1 循环伏安测试
4.3.2 恒流充放电测试
4.3.3 交流阻抗测试
4.3.4 循环寿命测试
4.4 本章小结
5 结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical performance of NaCo2O4 as electrode for supercapacitors[J]. Hong-Wei Tang,Ning Gao,Zhao-Rong Chang,Bao Li,Xao-Zi Yuan,Hai-Jiang Wang. Chinese Chemical Letters. 2014(02)
[2]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 胡耀娟,金娟,张卉,吴萍,蔡称心. 物理化学学报. 2010(08)
[3]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[4]超级电容器的应用与发展[J]. 胡毅,陈轩恕,杜砚,尹婷. 电力设备. 2008(01)
[5]介孔氧化镍的合成、表征和在电化学电容器中的应用[J]. 邢伟,李丽,阎子峰. 化学学报. 2005(19)
[6]纳米材料及其技术的应用前景[J]. 张中太,林元华,唐子龙,张俊英. 材料工程. 2000(03)
本文编号：3492054
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