基于石墨烯水凝胶电极的超级电容器性能研究

发布时间：2017-10-01 09:18

  本文关键词：基于石墨烯水凝胶电极的超级电容器性能研究

  更多相关文章： 石墨烯 水凝胶 超级电容器 制备条件 电化学性能

【摘要】：石墨烯作为新型二维碳材料,具有质量轻、比表面积大、导电性好等优点,因此在超级电容器电极、传感器和药物载体等领域有广泛应用前景。本文以氧化石墨烯为原料,利用原位还原法制备得到立体网络结构的石墨烯水凝胶并用作电极,通过控制反应条件改变石墨烯水凝胶的密度、导电性和孔隙结构,测试不同石墨烯水凝胶电极的电化学性能,找出石墨烯水凝胶作为超级电容器电极的最佳制备条件。本文主要开展的研究如下： (1)使用不同浓度的氧化石墨烯分散液做原料制备石墨烯水凝胶电极,探究了不同密度石墨烯水凝胶对超级电容器电化学性能的影响。实验证明,以石墨烯水凝胶做电极的超级电容器,比常规使用石墨烯粉末做电极的超级电容器性能优越。 (2)在氧化石墨烯与硫化钠质量比为10：1至1：10范围内,探究了硫化钠做还原剂时石墨烯水凝胶形成的苛刻条件。当氧化石墨烯与硫化钠质量比为2：1时,石墨烯水凝胶电导率为1S/cm,以石墨烯水凝胶做电极的超级电容器比电容为187F/g。 (3)探究了低温还原反应对石墨烯水凝胶电化学性能影响。低温反应时间越长,形成的石墨烯水凝胶孔径越大；在电流密度为2A/g时,对应所制备的超级电容器的比电容也随之从130F/g达到了184F/g。 (4)探究了不同电解液对石墨烯水凝胶超级电容器性能的影响。使用了硫酸钠、氯化钠、氯化钾和氢氧化钠溶液做电解液。在相同浓度时以氯化钠溶液做电解液的超级电容器比电容更高,倍率性能更好。 (5)探究了不同集流体对石墨烯水凝胶超级电容器性能的影响,与不锈钢网和冲孔铜箔相比,使用泡沫镍做集流体的石墨烯水凝胶电极循环伏安曲线更加对称,而使用铜箔做集流体时在低电流密度下比电容更高。
【关键词】：石墨烯 水凝胶 超级电容器 制备条件 电化学性能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TM53
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 1 引言10-17
• 1.1 超级电容器10-12
• 1.1.1 超级电容器简介10-11
• 1.1.2 超级电容器原理11-12
• 1.2 石墨烯12-15
• 1.2.1 石墨烯的性质特点12-13
• 1.2.2 石墨烯立体结构制备13-15
• 1.3 石墨烯水凝胶电极15
• 1.4 本论文主要工作内容15-17
• 2 石墨烯水凝胶的制备及表征17-26
• 2.1 氧化石墨烯的制备及表征17-20
• 2.1.1 实验试剂17
• 2.1.2 实验设备17
• 2.1.3 氧化石墨烯制备17-19
• 2.1.4 氧化石墨烯表征19-20
• 2.2 石墨烯水凝胶的制备及表征20-26
• 2.2.1 实验试剂20-21
• 2.2.2 实验设备21
• 2.2.3 石墨烯水凝胶制备21-22
• 2.2.4 石墨烯水凝胶表征22-26
• 3 石墨烯水凝胶电极性能的研究26-47
• 3.1 电极密度对电化学性能的影响26-33
• 3.1.1 使用不同浓度氧化石墨烯制备石墨烯水凝胶26-28
• 3.1.2 不同密度石墨烯水凝胶电极性能测试28-33
• 3.2 还原剂对电极性能的影响33-40
• 3.2.1 使用不同量还原剂制备石墨烯水凝胶33-35
• 3.2.2 不同还原效果石墨烯水凝胶电极性能测试35-40
• 3.3 低温反应对电极性能的影响40-47
• 3.3.1 对氧化石墨烯进行不同时间低温还原反应40-41
• 3.3.2 不同低温还原效果石墨烯水凝胶电极性能测试41-47
• 4 石墨烯水凝胶超级电容器的研究47-57
• 4.1 电解液对超级电容器电化学性能的影响47-52
• 4.1.1 使用不同电解液制作超级电容器47
• 4.1.2 不同电解液超级电容器性能测试47-52
• 4.2 集流体对超级电容器电化学性能的影响52-57
• 4.2.1 使用不同集流体制作超级电容器52
• 4.2.2 不同集流体超级电容器性能测试52-57
• 5 结论57-58
• 参考文献58-62
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果62-64
• 学位论文数据集64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王璐;高峻峰;丁峰;;经典晶体生长理论在石墨烯CVD成核和连续生长中的应用[J];化学学报;2014年03期

，

本文编号：952640