微波膨化法制备石墨电极材料及其电容性能研究

发布时间：2019-10-25 15:03

【摘要】：多孔石墨比表面积高和导电性好,是超级电容器理想的电极材料。本文以天然石墨(NG)为原料,先选用Hummers法制备氧化石墨,后微波处理的方法制备多孔石墨。实验结果表明：随着NG、KMnO4、浓H2SO4用量、低温反应时间和微波处理时间的增大,比表面积均呈现先增大后减小的趋势,当NG、KMnO4和浓H2SO4的用量分别为10g、30g和230ml,低温反应时间为2h,微波处理时间为60s时,比表面积达最大,为323.81m2·g-1,另外,高温反应时选择连续加水方式有助于提高其比表面积,并且可以获得表面为褶皱、絮状的薄层结构。在6mol·L-1的KOH电解液中,多孔石墨的比电容随NG、KMnO4、浓H2SO4用量、低温反应时间和微波处理时间的增大,均呈现先增加后减少的趋势,且最值点处的条件和上述比表面积的相同,比电容最大值为为145F·g-1。比表面积与电容性具有相关性,较大的比表面积有助于提高样品的比电容。
【图文】：

示意图,双电层电容器,原理,示意图

在插入电解液中时，由于原子间或分子间的作用力（如共价力、范德华力等）相互作用，，逡逑在电极表面和电解质溶液中，正负电荷将发生极短距离的排列和分布，待该现象稳定后，逡逑在固体电极的双侧出现电量相等、符号相反的两层电荷，其原理如图１．１所示，将双电层逡逑理论简单阐述如下：为了配合电荷守恒，带正电的电极会吸引电解质溶液中的负离子，相逡逑反，带负电的负极就会吸引溶液中的正离子，就这样，构成了两个平衡的界面层。因为在逡逑送两个界面层上都形成了一个屏障，于是致使两界面层上己吸附的电荷就不能跨越界限，逡逑发生彼此中和的现象，进而使得形成的双电层变得极为紧密，不易松散，双电层彻底形成，逡逑双电层电容就是指此时在电极／电解质溶液界面形成的电容。在双电层构成过程中的能量，逡逑是Ｗ电荷的方式保存在界面层中，在超级电容充电时，电子透过外电源由正极移至负极，逡逑与此同时，电解质溶液中的正负离子分开移动，与邻近界面接触，在超级电容器放电时，逡逑电子通透过负载由负极转移到正极

曲线,多孔石墨,恒流充放电,曲线

ＫＭｎＯ，质量／ｇ逡逑图３．８多孔石墨的比表面积分析逡逑Ｆｉｇ．邋３．８邋Ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ａｒｅａ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｏｒｏｕｓ邋ｇｒａｐｈｉｔｅ逡逑（２）邋ＸＲＤ分析逡逑分别对和Ｍ－３０和Ｍ－５０样品进行ＸＲＤ分析表征，图３．９（ａ，ｂ）为它们的ＸＲＤ图谱，图逡逑（ａ）分析如上，图（ｂ）中（００２）处石墨的衍射峰强度比图（ａ）高且尖，由于该样品中氧化剂用量逡逑（５０ｇ）过量，石墨边缘被过氧化，膨化后的剥离程度减小，保留原石墨的形状，所Ｗ结晶度逡逑较大，２０（２４．８°）向右移动是因为后者被氧化后所携带的官能团较少，提供的推动力较小，逡逑较难克服石墨层间范德华力，层间距较小。逡逑－２６邋－逡逑
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ127.11;TM53

【参考文献】