三维石墨烯及其复合材料的合成与电化学性能研究

发布时间：2017-07-26 05:08

  本文关键词：三维石墨烯及其复合材料的合成与电化学性能研究

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【摘要】：本文采用简单的溶液法,通过使用对苯二胺盐酸盐(PPDHCl)改性氧化石墨烯,得到三维石墨烯。采用扫描电镜对其形貌进行表征,并测试电化学性能。并与Ni(OH)2复合得到复合电极材料,并测试电化学性能。具体工作如下:(1)通过使用不同量的PPDHCl改性氧化石墨烯,得到了RGO-PPDHCl系列电极材料,扫描电镜测试表明:使用PPDHCl改性得到石墨烯拥有三维结构,没有使用PPDHCl改性的石墨烯存在比较严重的团聚,表明使用PPDHCl改性氧化石墨烯可以有效的改善石墨烯的形貌。以1 M H2SO4为电解液,在2 A/g的电流密度下,通过放电曲线计算比电容,得到RGO-PPDHCl-2的比电容为256 F/g,在200A/g的电流密度下,RGO-PPDHCl-2的比电容为136 F/g,倍率性能较差。(2)通过减少合成氧化石墨烯过程中氧化剂的用量,得到氧化程度较低的氧化石墨烯,使用PPDHCl对氧化石墨烯进行改性。用扫描电镜观察形貌,获得的RGO-PPDHCl拥有一个开放的,相互连接的三维结构。以1 M H2SO4为电解液,在2 A/g的电流密度下,RGO-PPDHCl的比电容为212 F/g,高于没有改性的RGO(94 F/g);在200 A/g的电流密度下,比电容为156 F/g,高于没有改性的RGO(62F/g)显示出优异的倍率性能;在在20 A/g的大电流下循环1000次,容量保持率为98%,显示出较好的循环稳定性。(3)将不同质量的Ni(NO3)2?6H2O与之前的三维石墨烯分散液快速混合,洗涤干燥后得到不同负载量的三维石墨烯-氢氧化镍复合材料。以6 M的KOH为电解液,在0.5 A/g的电流密度下,RGO-Ni(OH)2-2的比电容为1611 F/g,高于没有与三维石墨烯复合的Ni(OH)2(962 F/g),在8 A/g的电流密度下,RGO-Ni(OH)2-2的比电容为1081 F/g,高于没有与三维石墨烯复合的Ni(OH)2(508 F/g),结果表明:将Ni(OH)2负载在三维石墨烯上可以产生协同作用,有效地提升了Ni(OH)2的电化学性能。
【关键词】：超级电容器 三维石墨烯 对苯二胺盐酸盐 氢氧化镍
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TM53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 超级电容器简述12-14
• 1.1.1 超级电容器的发展简史12-13
• 1.1.2 超级电容器的分类及工作原理13
• 1.1.3 超级电容器的特征及应用13-14
• 1.2 超级电容器电极材料研究进展14-24
• 1.2.1 碳材料14-18
• 1.2.2 导电聚合物18-21
• 1.2.3 金属氧化物/氢氧化物21-24
• 1.3 本文研究的主要内容24-26
• 第2章 实验方法和原理26-30
• 2.1 主要材料和仪器26-27
• 2.2 工作电极的制备27-28
• 2.2.1 石墨烯电极的制备27
• 2.2.2 石墨烯-氢氧化镍复合电极的制备27-28
• 2.3 工作电极的电化学测试体系28
• 2.3.1 石墨烯电极的电化学测试体系28
• 2.3.2 石墨烯-氢氧化镍复合电极的电化学测试体系28
• 2.4 电极材料的形貌及电化学性能表征28-30
• 2.4.1 电极材料形貌表征28
• 2.4.2 电化学性能测试28-30
• 第3章 三维石墨烯的制备及其电化学性能研究30-38
• 3.1 实验部分31-33
• 3.1.1 氧化石墨烯的制备31-32
• 3.1.2 对苯二胺盐酸盐改性氧化石墨烯的制备32
• 3.1.3 水合肼还原对苯二胺盐酸盐改性氧化石墨烯32-33
• 3.2 结果与讨论33-37
• 3.2.1 样品形貌表征33-34
• 3.2.2 循环伏安曲线分析34-35
• 3.2.3 恒电流充放电分析35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 改性后三维石墨烯的电化学性能38-48
• 4.1 实验部分38-39
• 4.1.1 氧化石墨烯的制备38
• 4.1.2 对苯二胺盐酸盐改性氧化石墨烯的制备38
• 4.1.3 水合肼还原对苯二胺盐酸盐改性氧化石墨烯38-39
• 4.2 结果与讨论39-46
• 4.2.1 不同氧化程度石墨烯39-46
• 4.3 本章小结46-48
• 第5章 Ni(OH)_2/石墨烯复合电极材料的合成48-56
• 5.1 实验部分48-50
• 5.1.1 Ni(OH)_2/石墨烯的合成48-49
• 5.1.2 样品的形貌表征49
• 5.1.3 样品的电化学性能测试49-50
• 5.2 结果与讨论50-53
• 5.2.1 样品的电化学性能测试50-53
• 5.3 本章小结53-56
• 第6章 结论56-58
• 参考文献58-66
• 作者攻读学位期间的科研成果66-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：574810