三维石墨烯复合材料的精准制备及电化学性能研究
本文选题:超电容 切入点:石墨烯 出处:《南京邮电大学》2017年硕士论文
【摘要】:自石墨烯被发现以来,在科研界掀起了一段石墨烯浪潮,这主要是由于其独到的结构特征及在很多方面表现出的优异性能,所以能够在很多方面得到应用,有望在超电容、微纳电子、化学传感、纳米技术、半导体器件等领域得到普遍的应用。那么为研究石墨烯在不同方面的应用,使得石墨烯在相应的领域得到最优化的应用,科研工作者们不断探索石墨烯的制备工艺、微纳结构等。作为本课题的研究方向,主要是基于石墨烯的前驱体氧化石墨烯,根据石墨烯二维的结构特征及优异的电子迁移率、较大的理论比表面积等优异性能,探究石墨烯在超电容方面的应用。所以,本文中,1、根据文献调研本论文找到了一种创新的软模板的方法制备三维结构的石墨烯,同时与导电聚合物-聚苯胺的复合结合了两种材料的性能特点,制备得到电化学性能表现良好的石墨烯/聚苯胺复合材料,三维多孔石墨烯的比电容为104 F/g,而其与聚苯胺复合之后的材料的比电容提高到530 F/g。2、另外,为适应电子器件的发展往小、精、柔性、储能大等方面的发展方向,所以本章内容探索出了一种程序化的激光精确还原石墨烯的方法。在氮气环境下,通过激光扫描氧化石墨烯薄膜制备出我们想要的任何形状的超电容的电极即电极图案化,得到材料的比电容为109 F/g。为增大这种方法制备的电极材料的电化学性能,我们引入了二氧化锰,其比电容达到了325 F/g。3、在第二个课题的基础上,本论文又尝试了这种程序化的激光还原的方法应用在聚酰亚胺薄膜表面上,发现能够将其碳化为多孔结构的碳材料。经过三次重复碳化后的比电容为77.5 F/g,表现出优秀的电化学性能,而未还原的聚酰亚胺部分作为载体还能起到绝缘的作用同时充当柔性基底。
[Abstract]:Since the discovery of graphene, there has been a wave of graphene in the field of scientific research, which is mainly due to its unique structural characteristics and excellent performance in many aspects, so it can be applied in many ways and is expected to be used in supercapacitors.Micro-nano-electronics, chemical sensing, nanotechnology, semiconductor devices and other fields have been widely used.In order to study the application of graphene in different aspects and optimize the application of graphene in the corresponding field, researchers have been constantly exploring the preparation process of graphene, micro-nano structure and so on.As the research direction of this subject, the precursor graphene oxide is based on graphene, according to the two-dimensional structure characteristics of graphene, excellent electron mobility, large theoretical specific surface area and other excellent properties.To explore the application of graphene in supercapacitor.Therefore, in this paper, according to the literature investigation, we found an innovative soft template method to prepare graphene with three-dimensional structure, and combined with the conductive polymer-Polyaniline to combine the properties of the two materials.The graphene / Polyaniline composite with good electrochemical performance was prepared. The specific capacitance of the three-dimensional porous graphene was 104F / g, while the specific capacitance of the composite with Polyaniline was increased to 530F / g 路2.In order to adapt to the development of electronic devices in the fields of small, fine, flexible and large energy storage, a programmed laser precise reduction method of graphene is developed in this chapter.In nitrogen environment, the electrode of any shape supercapacitor we want is prepared by laser scanning graphene oxide thin film. The specific capacitance of the material is 109F / g.To increase the electrochemical performance of the electrode materials prepared by this method, we introduced manganese dioxide with a specific capacitance of 325 F / g. 3. On the basis of the second topic,In this paper, the programmed laser reduction method has been applied to the surface of polyimide film, and it has been found that the carbon material can be carbonized into porous structure.After three repeated carbonization, the specific capacitance is 77.5 F / g, showing excellent electrochemical performance, while the unreduced polyimide as the carrier can also act as insulation and serve as a flexible substrate.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ127.11;TB33
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,本文编号:1730380
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