纤维状石墨烯超级电容器的直接纺丝制备与性能研究

发布时间：2021-05-21 05:13

　　纤维状超级电容器在新兴的智能可穿戴技术领域具有巨大的潜在应用前景。石墨烯纤维,因其具有比表面积大、导电性能好、质量轻等一系列性质,是制备超级电容器的理想材料之一。然而,纤维状石墨烯电容器的传统分步法制备过程复杂,并且难以实现对纤维结构的直接有效调控。在此,提出一种简单的直接湿法纺丝技术。通过对纺丝针头结构、运动方式、纺丝液的浓度与注射速度的调控和优化,实现了并股、双股螺旋、三层核鞘结构石墨烯纤维的直接可控制备,并将其应用于纤维状石墨烯超级电容器。具体研究内容如下:（1）采用自制的并股纺丝头和三层同轴纺丝头,通过对凝胶电解质、纺丝液的注射速度、纺丝液的浓度和还原剂等纺丝参数进行调控,成功制备了并股、双股螺旋、三层核鞘结构的石墨烯纤维。（2）以氧化石墨烯（GO）与抗坏血酸（VC）的混合溶液和羧甲基纤维素钠（CMC）凝胶溶液为纺丝原液直接湿纺,成功制备了并股和双股螺旋结构纤维状石墨烯超级电容器,二者均展示了很好的柔性和循环稳定性。并股和螺旋结构电容器的比电容分别为131和147 mF cm^-2;当掺杂聚苯胺后,比电容分别能提高到149和162 mF cm^-2<... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 石墨烯简介
    1.2 石墨烯纤维制备技术
        1.2.1 湿法纺丝
        1.2.2 模板溶剂热法
        1.2.3 其他方法
    1.3 纤维状超级电容器
    1.4 石墨烯纤维超级电容器
        1.4.1 石墨烯纤维双电层电容器
        1.4.2 石墨烯纤维赝电容电容器
    1.5 课题的提出和研究意义
2 双股及多层核鞘结构石墨烯纤维的可控制备研究
    2.1 实验材料和仪器设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器和设备
    2.2 表征和性能测试方法
        2.2.1 表征方法
        2.2.2 性能测试方法
    2.3 氧化石墨烯的制备和表征
        2.3.1 氧化石墨烯的制备
        2.3.2 氧化石墨烯的表征
    2.4 双股石墨烯纤维的直接可控制备
        2.4.1 并股石墨烯纤维的直接可控制备
        2.4.2 双股螺旋结构石墨烯纤维的直接可控制备
    2.5 三层核鞘结构石墨烯纤维的直接可控制备
        2.5.1 实验装置和实验过程
        2.5.2 实验参数调控
    2.6 本章小结
3 双股石墨烯纤维超级电容器的直接纺丝制备与性能研究
    3.1 并股石墨烯纤维电容器的制备与性能研究
        3.1.1 电容器的制备
        3.1.2 电容器的表征
        3.1.3 电容器的电化学性能
        3.1.4 掺杂聚苯胺电容器电化学性能
    3.2 双股螺旋结构石墨烯纤维电容器的制备与性能研究
        3.2.1 电容器的制备
        3.2.2 电容器的表征
        3.2.3 电容器性能分析
        3.2.4 掺杂聚苯胺电容器电化学性能
    3.3 本章小结
4 三层核鞘结构石墨烯纤维超级电容器的直接纺丝制备与性能研究
    4.1 电容器的直接可控制备
        4.1.1 介电层厚度调控
        4.1.2 CMC浓度对电容器性能的影响
        4.1.3 电容器的连续制备
    4.2 电容器的结构分析
        4.2.1 电容器微观表征
        4.2.2 EDS能谱
        4.2.3 拉曼光谱
    4.3 电容器的性能分析
        4.3.1 力学性能
        4.3.2 电化学性能
    4.4 掺杂聚苯胺电容器的制备与性能研究
        4.4.1 电容器的可控构建
        4.4.2 电容器的成分表征
        4.4.3 电容器的电化学性能
    4.5 本章小结
5 结论与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯:一个持续十年的传奇故事[J]. 刘忠范.  化学学报. 2014(03)
[2]氧化石墨插层纳米复合材料的制备研究进展[J]. 周文明,贺蕴秋.  材料导报. 2007(S3)



本文编号：3199116