氧化钴和石墨烯复合电容材料的制备及性能研究

发布时间：2020-11-03 14:57

　　 超级电容器作为一种新型的电能储存装置，以其功率密度高，循环稳定性好等特点备受众多研究者的关注。在众多被研究的赝电容材料中，四氧化三钴因其较高的理论比电容成为人们研究的热点。石墨烯自从2004年被发现以来，在双电层电容材料中，就因其优良的导电性和较高的理论比表面积，广泛应用于电化学材料中。因此，把四氧化三钴和石墨烯复合可以有效的改进四氧化三钴的导电性，提高其电容性能。 本文首先探究了四氧化三钴的电容性能。采用连续离子层吸附与反应的方法使四氧化三钴直接负载于泡沫镍上，通过调节负载次数改变负载量，焙烧与否改变晶型。采用电化学性能测试探究最佳负载量，且证实了无定形的材料更有利于电容性能的发挥。 其次探究了氧化石墨烯的还原程度对于电容性能的影响。采用改良的Hummers法制备氧化石墨，分别采用快速升温热膨胀法和电化学方法进行还原，通过EPMA、FT-IR、XPS、XRD、Raman、BET等多种表征手段，探究其氧含量、缺陷度、比表面积以及层间距对电容性能的影响。 最后制备了金属氧化物负载于石墨烯上的复合电容材料。采用氨水作为沉淀剂负载钴氧化物前驱体于氧化石墨烯上，接着利用高温还原氧化石墨烯和转化钴氧化物前驱体为四氧化三钴，得到四氧化三钴/石墨烯复合材料。进一步制备了过渡金属二元钴氧化物负载于石墨烯上的复合材料，探究二元金属的最佳组合以及最佳比例对于电容性能的影响。 本论文对于电容材料的制备，电容性能的改进具有一定的指导意义。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TM53;O611.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器电极材料及工作原理
        1.2.2 超级电容器发展状况
        1.2.3 超级电容器应用前景
3O₄的超级电容器材料研究进展'>    1.3 基于 Co₃O₄的超级电容器材料研究进展
        1.3.1 纳米四氧化三钴材料
        1.3.2 石墨烯材料
        1.3.3 钴氧化物/石墨烯复合电容材料
    1.4 本文研究目的及思路
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及仪器
        2.1.1 化学试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 电极材料的制备
3O₄纳米花电容材料制备'>        2.2.1 Co₃O₄纳米花电容材料制备
        2.2.2 TRGO 和 ERGO 电容材料制备
3O₄/rGO 和 MeCo_xO_y/rGO 复合电容材料制备'>        2.2.3 Co₃O₄/rGO 和 MeCo_xO_y/rGO 复合电容材料制备
    2.3 电极材料的表征
        2.3.1 电子探针元素分析（EPMA）
        2.3.2 X 射线衍射分析（XRD）
        2.3.3 比表面测定（BET）
        2.3.4 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）
        2.3.5 拉曼光谱分析（Raman）
        2.3.6 X-射线光电子能谱分析（XPS）
        2.3.7 扫描电子显微镜（SEM）
        2.3.8 透射电子显微镜（TEM）
    2.4 电极材料电化学性能评价方法
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电化学性能测试方法
3O₄纳米花电容材料制备及性能评价'>第三章 Co₃O₄纳米花电容材料制备及性能评价
    3.1 引言
3O₄纳米花电极的制备'>    3.2 Co₃O₄纳米花电极的制备
3O₄纳米花电容材料结构表征'>    3.3 Co₃O₄纳米花电容材料结构表征
3O₄纳米花电容材料电化学性能测试'>    3.4 Co₃O₄纳米花电容材料电化学性能测试
3O₄负载量对电化学性能影响'>        3.4.1 Co₃O₄负载量对电化学性能影响
        3.4.2 样品 C-0.4 电极材料的电化学电容性能
    3.5 本章小结
第四章 TRGO 和 ERGO 电容材料制备及性能评价
    4.1 引言
    4.2 热还原氧化石墨烯（TRGO）的制备及性能评价
        4.2.1 热还原氧化石墨烯（TRGO）的制备
        4.2.2 TRGO 的表征
        4.2.3 不同还原程度的 rGO 电容材料电化学性能测试
        4.2.4 小结
    4.3 电化学还原氧化石墨烯（ERGO）的制备及性能评价
        4.3.1 电还原电解液的配制以及电极的制备
        4.3.2 电极负载质量的探讨
        4.3.3 不同还原电压范围的探讨
        4.3.4 不同还原扫描速率的探讨
        4.3.5 不同还原扫描圈数的探讨
        4.3.6 计时电流法还原探讨
        4.3.7 小结
    4.4 本章小结
第五章 石墨烯负载金属氧化物电容材料制备及性能评价
    5.1 引言
3O₄/rGO 的制备及性能研究'>    5.2 Co₃O₄/rGO 的制备及性能研究
3O₄/rGO 复合材料的制备'>        5.2.1 Co₃O₄/rGO 复合材料的制备
3O₄/rGO 复合材料的表征'>        5.2.2 Co₃O₄/rGO 复合材料的表征
3O₄/rGO 复合材料的电化学性能测试'>        5.2.3 Co₃O₄/rGO 复合材料的电化学性能测试
        5.2.4 小结
xO_y/rGO 的制备及性能研究'>    5.3 MeCo_xO_y/rGO 的制备及性能研究
2O₄/rGO 的制备及性能研究'>        5.3.1 MeCo₂O₄/rGO 的制备及性能研究
xO_y/rGO 的制备及性能研究'>        5.3.2 NiCo_xO_y/rGO 的制备及性能研究
2CoO_y/rGO 的制备及性能研究'>        5.3.3 Ni₂CoO_y/rGO 的制备及性能研究
        5.3.4 小结
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 于占军;多层次结构金属氧化物超级电容器电极材料的研究[D];武汉理工大学;2010年

本文编号：2868730