氮掺杂石墨烯水凝胶的制备及其电容性能研究

发布时间：2024-03-14 03:43

　　氮掺杂石墨烯水凝胶作为一种新型超级电容器电极材料,由于其大的比表面积、高的导电性、三维多孔网络结构等特点,引起了研究者广泛的关注。石墨烯材料中氮的掺杂,不仅可以改善材料的导电性;而且可以增加赝电容进而提高石墨烯基电容器的比电容。本文采用水热/溶剂热法,选择了合适的氮掺杂剂,通过化学还原氧化石墨烯,合成了氮掺杂的石墨烯水凝胶材料。通过优化制备条件(反应物质量比、温度、时间等)进一步提高了石墨烯凝胶的比表面积、改善了其孔隙结构,从而提升了材料的电容性能。具体内容介绍如下:(1)氮掺杂还原氧化石墨烯水凝胶(NrGOHs)虽表现出相当好的性能,但进一步改善还原氧化石墨烯材料的电容性能仍然是至关重要的。在邻苯二胺(oPDA)的存在下,水热法制备了氮掺杂的还原氧化石墨烯水凝胶(NrGOHs),再用浓硫酸处理获得纯化的NrGOHs(NrGOHs-SA)。本文系统研究了制备条件对水凝胶电化学行为的影响。结果显示,与NrGOHs相比,NrGOHs-SA的电容性能显著增强。优化的NrGOHs-SA组装成对称电容器,具有优异的速率性能,以1.0 mol L^-1的H₂

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 超级电容器
        1.1.1 超级电容器概述
        1.1.2 超级电容器的分类
        1.1.3 超级电容器的构型
        1.1.4 超级电容器性能评价
    1.2 石墨烯基电极材料
        1.2.1 石墨烯的发现与特性
        1.2.2 氮掺杂石墨烯概述
        1.2.3 氮掺杂石墨烯的合成方法
        1.2.4 影响氮掺杂石墨烯电容性能的因素
    1.3 研究内容及意义
第二章 实验材料与表征
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 电极材料的结构表征
    2.3 电极材料的电化学表征
    2.4 电容器性能评价方法
第三章 用于高性能超级电容器的纯化的氮掺杂还原氧化石墨烯水凝胶
    3.1 前言
    3.2 电极材料的制备
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 电极材料NrGOHs和 Nr GOHs-SA的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 NrGOHs和 NrGOHs-SA电极材料的合成机理
        3.3.2 NrGOHs的结构表征与电容性能
        3.3.3 NrGOHs-SA的结构表征和电容性能
    3.4 本章小结
第四章 氨基苯酚异构体对还原氧化石墨烯水凝胶微观结构和电容性能的影响
    4.1 前言
    4.2 电极材料的制备
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 石墨烯水凝胶rGOH和rGOHAPs的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 rGOHAPs电极材料的合成机理
        4.3.2 o-rGOHAPs电极材料的结构形貌和电容性能
        4.3.3 p-,m-rGOHAPs电极材料的结构形貌和电容性能
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式



本文编号：3928009