石墨烯凝胶（粉）的制备及电化学性能研究
发布时间：2020-12-09 05:39
本文将以天然鳞片石墨为原料采用改进的Hummers法制备的氧化石墨烯（GO）作为前驱体制备石墨烯凝胶（粉）（GA（Ps））。用GA（Ps）制备超级电容器电极并研究电化学性能。主要研究结果如下。以325、2000和3500目的石墨粉为原料制备GO,再通过水热处理、冷冻干燥和研磨制备了GAPs-325,GAPs-2000和GAPs-3500。三种GAPs依次呈现出大约5μm,3μm和2μm的大孔结构,其中,GAPs-2000的结构均匀致密。三种GAPs都具有分级的介孔结构。在0.5 A g-1的电流密度下,GAPs-325、GAPs-2000和GAPs-3500在氢氧化钾溶液中的比电容分别达234.1、306.5和277.2 F g-1,比电容最高的GAPs-2000在10 A g-1的电流密度下循环20000圈,电容保持率为89.1%。以2000、5000目的石墨粉为原料制备GO,以两种GO及混合GO为前驱体,以抗坏血酸为还原剂,通过低温化学还原过程制备出GA-2、GA-5和GA-25。GA-2和GA-5展现出有定向排列趋...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双电层工作原理示意图
图 1-2 赝电容电容器的充电状态电位分布图[36]级电容器中常用的电极材料有氧化钌[39, 40]、氧化锰[41, 42容不同的材料作为电容器的正负极，从而产生相应的电容容中，两个电极分别呈现双电层电容和赝电容。在混合2、PbO2等能产生赝电容的材料做正极，利用碳材料或者容材料做负极。虽然能量密度显著提高，但混合电容在非线性状态[45]。除此之外，混合电容的材料也可采用导气凝胶烯概述在碳的同素异形体家族中最晚被发现，由 sp2杂化的碳原
图 1-3 石墨烯气凝胶的制备流程图[54].3.3.2 还原组装法目前，相对溶胶凝胶法制备气凝胶的复杂过程，还原组装法简单、方便，成常用的方法之一。制备过程中，通过调控氧化石墨烯前驱体的浓度，诱导其自形成水凝胶，进一步利用冷冻干燥去除三维框架中的水溶剂，或者超临界干燥三维框架中的有机溶剂，获得石墨烯气凝胶。其原理为：在水热反应或者还原与的条件下，氧化石墨烯表面的含氧官能团被去除，石墨烯片层之间的范德华 π-π 键的作用力增强，疏水效应增强，驱使石墨烯片进行自组装，形成具有三维的石墨烯水凝胶。还原组装法可以分成水热还原自组装和化学还原自组装。2010 年，清华大学石高全[57]课题组采用一步水热法成功制备出了石墨烯水凝备的样品和微观形貌如图 1-4 所示。石等制备的石墨烯水凝胶展现出均匀的孔道，并且经过力学性能测试，展示出很好的机械强度，电化学测试也表现出较好
【参考文献】：
博士论文
[1]超级电容器用3D石墨烯材料的设计、制备和电化学性能研究[D]. 黄海富.南京大学 2015
[2]石墨烯及石墨烯基二元和三元纳米复合材料制备及其在超级电容器中的应用[D]. 金玉红.北京化工大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯气凝胶及其复合材料的制备与电化学性能研究[D]. 陈薇.深圳大学 2017
[2]基于石墨烯水凝胶电极的超级电容器性能研究[D]. 杜翔.北京交通大学 2015
[3]石墨烯的化学插层法制备及其在超级电容器中的应用[D]. 肖鹏.兰州理工大学 2014
[4]石墨烯、石墨烯/碳纳米管的制备及其超级电容器性能研究[D]. 葛士彬.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2906368
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双电层工作原理示意图
图 1-2 赝电容电容器的充电状态电位分布图[36]级电容器中常用的电极材料有氧化钌[39, 40]、氧化锰[41, 42容不同的材料作为电容器的正负极，从而产生相应的电容容中，两个电极分别呈现双电层电容和赝电容。在混合2、PbO2等能产生赝电容的材料做正极，利用碳材料或者容材料做负极。虽然能量密度显著提高，但混合电容在非线性状态[45]。除此之外，混合电容的材料也可采用导气凝胶烯概述在碳的同素异形体家族中最晚被发现，由 sp2杂化的碳原
图 1-3 石墨烯气凝胶的制备流程图[54].3.3.2 还原组装法目前，相对溶胶凝胶法制备气凝胶的复杂过程，还原组装法简单、方便，成常用的方法之一。制备过程中，通过调控氧化石墨烯前驱体的浓度，诱导其自形成水凝胶，进一步利用冷冻干燥去除三维框架中的水溶剂，或者超临界干燥三维框架中的有机溶剂，获得石墨烯气凝胶。其原理为：在水热反应或者还原与的条件下，氧化石墨烯表面的含氧官能团被去除，石墨烯片层之间的范德华 π-π 键的作用力增强，疏水效应增强，驱使石墨烯片进行自组装，形成具有三维的石墨烯水凝胶。还原组装法可以分成水热还原自组装和化学还原自组装。2010 年，清华大学石高全[57]课题组采用一步水热法成功制备出了石墨烯水凝备的样品和微观形貌如图 1-4 所示。石等制备的石墨烯水凝胶展现出均匀的孔道，并且经过力学性能测试，展示出很好的机械强度，电化学测试也表现出较好
【参考文献】：
博士论文
[1]超级电容器用3D石墨烯材料的设计、制备和电化学性能研究[D]. 黄海富.南京大学 2015
[2]石墨烯及石墨烯基二元和三元纳米复合材料制备及其在超级电容器中的应用[D]. 金玉红.北京化工大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯气凝胶及其复合材料的制备与电化学性能研究[D]. 陈薇.深圳大学 2017
[2]基于石墨烯水凝胶电极的超级电容器性能研究[D]. 杜翔.北京交通大学 2015
[3]石墨烯的化学插层法制备及其在超级电容器中的应用[D]. 肖鹏.兰州理工大学 2014
[4]石墨烯、石墨烯/碳纳米管的制备及其超级电容器性能研究[D]. 葛士彬.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2906368
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