当前位置:主页 > 科技论文 > 电力论文 >

多维碳材料的构建及其电化学性能的研究

发布时间:2018-06-05 05:47

  本文选题:石墨烯 + 富勒烯 ; 参考:《天津大学》2014年硕士论文


【摘要】:超级电容器具有容量大、功率密度高、循环寿命长等特点,在各种领域有着广泛的应用。其研究重点是提高能量密度和功率密度,发展具有高比表面积、电导率和结构稳定性的电极材料。 石墨烯是碳原子紧密堆积而成的蜂窝状二维晶格碳纳米材料,具有良好的电学、力学和热学性质,是极具潜力的储能材料。但是单一组分的石墨烯无法满足电化学检测的所有要求,且石墨烯本身的卷曲、团聚、层间的堆叠和其在溶剂中的分散性等限制了它在电化学领域中的应用。因此,对石墨烯进行掺杂或与其他材料形成复合电极材料是当前研究的一个热点。本文的研究目标是将多种形态碳插层到石墨烯中,重点是构建多维的石墨烯纳米复合材料,发挥它们之间的相互协同作用,,改善石墨烯容易发生团聚的性质,提高其电化学性能。 以氧化石墨和常见的糖为原料,通过超声-煅烧法制备石墨烯/碳纳米复合材料。研究表明,煅烧温度、糖类的用量和种类对产物的形貌、结构有重要影响,进而影响产物的电化学性能。当以葡萄糖为碳源时,制备的石墨烯/碳纳米复合材料的比表面积为414.8m2·g-1。该材料用作超级电容器的电极材料时,在0.5A·g-1电流密度下比电容的值为273F g-1。在1A·g-1的电流密度下循环2000次后,其放电容量仍保持237F·g-1,循环稳定性好,并且具有较好的大电流放电能力。 以氧化石墨和处理的富勒烯为原料,在不同的条件下还原,通过加热回流法制备石墨烯/富勒烯纳米复合材料。研究表明,以葡萄糖做还原剂时有利于复合材料的形成。该材料用作超级电容器的电极材料时,在1A·g-1的电流密度下循环1000次后其放电容量仍保持135.36F·g-1。 以氧化石墨和单壁碳纳米管为原料,通过在水溶剂中加热回流处理,在氮气的保护下,高温煅烧法制备石墨烯/单壁碳纳米管复合纳米材料。结构测试表明单壁碳纳米管分散到石墨烯的表面,接触良好。该材料用作超级电容器的电极材料时,在1A·g-1的电流密度下,比电容达到163.8F·g-1。经过1500次充/放电循环后电容为初始值的90.56%,表明这种材料具有很好的稳定性。
[Abstract]:Supercapacitors with large capacity, high power density and long cycle life are widely used in various fields. The research focus is to improve the energy density and power density, and to develop electrode materials with high specific surface area, conductivity and structural stability. Graphene is a honeycomb two-dimensional lattice carbon nanomaterials, which has good electrical, mechanical and thermal properties, and is a potential energy storage material. However, the single component graphene can not meet all the requirements of electrochemical detection, and the crimp, agglomeration, interlaminar stacking and dispersion of graphene in the solvent restrict its application in the electrochemical field. Therefore, doping graphene or forming composite electrode materials with other materials is a hot topic. The aim of this paper is to intercalate various forms of carbon into graphene, with emphasis on the construction of multi-dimensional graphene nanocomposites, so as to improve the agglomeration properties of graphene. The electrochemical performance was improved. Graphene / carbon nanocomposites were prepared by ultrasonic-calcination method using graphite oxide and common sugar as raw materials. The results show that the calcination temperature, the amount and type of carbohydrates have an important effect on the morphology and structure of the products, and then affect the electrochemical properties of the products. When glucose was used as carbon source, the specific surface area of graphene / carbon nanocomposites was 414.8m2 g-1. When the material is used as electrode material for supercapacitor, the specific capacitance is 273F g-1 at the current density of 0.5A g ~ (-1). After 2000 cycles at the current density of 1A g ~ (-1), the discharge capacity is still 237F g ~ (-1), the cycle stability is good, and the discharge capacity is high. Graphene / fullerene nanocomposites were prepared by heating reflux method with graphite oxide and treated fullerenes as raw materials and reduced under different conditions. The results show that glucose as reducing agent is beneficial to the formation of composite materials. When the material is used as electrode material of supercapacitor, its discharge capacity remains 135.36F g-1 after 1000 cycles at the current density of 1A g ~ (-1). Graphene / single-walled carbon nanotubes (SCNTs) were prepared by high temperature calcination with graphite oxide and single-walled carbon nanotubes as raw materials by heating and refluxing in water solvent and under the protection of nitrogen. The structure test showed that the single walled carbon nanotubes dispersed onto the surface of graphene and had good contact. When the material is used as electrode material of supercapacitor, the specific capacitance reaches 163.8F g-1 at the current density of 1A g ~ (-1). After 1500 charge / discharge cycles, the capacitance is 90.56 with initial value, which shows that the material has good stability.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O613.71;TM53

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年



本文编号:1980840

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1980840.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6b9e4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com