新型三维石墨烯材料的制备及其性能研究
[Abstract]:With the increasingly serious environmental problems, supercapacitors as a new type of energy storage equipment are popular. As an ideal electrode material, graphene has always been the focus of attention. However, in the absence of protective agent, the strong van der Waals force and 蟺-蟺 stacking effect between two dimensional graphene layers will lead to the agglomeration of graphene, which will reduce the specific surface area of graphene, thus limiting its properties and applications. Based on the shortcoming of graphene, this paper hopes to solve the agglomeration of graphene by assembling two-dimensional graphene into three-dimensional macrostructure. In this paper, the (GO), of graphene oxide solution was prepared by modified Hummers method and then reduced to GO, by chemical reduction method (chemical reductant). In the process of reduction, a three-dimensional porous network structure was formed by using the strong van der Waals force and 蟺-蟺 stacking interaction between the layers. Succeed in preventing his reunion. The reaction temperature is low, the reaction time is short, the operation is simple, and the reduction of GO and the synchronization of hetero-atom doping can be realized without adding additional dopant. The graphene hydrogel prepared at the same time has been used as electrode material in supercapacitors due to its abundant porous structure. In this paper, three different types of reducing agents, carbohydrate, tetrathiafurene (TTF) and thiourea dioxide, were used to prepare three dimensional porous graphene hydrogels doped with hetero atoms. TTF and thiourea dioxide were used as both reductant and dopant. A three-dimensional porous graphene hydrogel (FRGHs,GRGHs,SRGHs) was prepared by doping a small amount of nitrogen with carbohydrates (fructose, glucose, sucrose) in the presence of ammonia. The electrochemical properties, nitrogen sources and their effects on electrochemical properties were studied. Research shows that Nitrogen and oxygen functional groups can produce a certain pseudo-capacitance to further increase the capacitance value. The specific capacitance of GRGHs SRGHs is 153.5 F g-1145.0 F g-1150.3 F g-1 when the current density is 0.3A g ~ (-1); the retention rate is 61.461.5% 46.9 when the current density is 20 A g ~ (-1); and the specific capacitance is 153.5 F g-1145.0 F g-1150.3 F g ~ (-1) when the current density is 0.3A g ~ (-1). After 4000 cycles under A g -1, the specific capacitance retention rate is as high as 97.1and 96.60.92. 8%. Preparation of graphene / TTF graphene nanocomposites (SGHs). With extremely high sulphur content using TTF as reducing agent The effect of hetero doping on electrochemical properties was further studied. The results show that the sulfur doping amount of SGHs is as high as 26.23 and the capacitance is up to 212.5 F g-1.After 4000 cycles, the specific capacitance retention rate can still reach 98.3. Preparation of three dimensional porous graphene hydrogel (RGHs). With double doping of nitrogen and sulfur using thiourea dioxide as reducing agent By controlling the amount of reducing agent, the reduction of GO and the controllable doping of nitrogen and sulfur were realized, and the RGHs. with different specific surface and pore distribution was prepared. The synergistic effect of nitrogen and sulfur doping was studied and its electrochemical performance was studied. The results showed that with the increase of the amount of reductant, the doping amount of nitrogen and sulfur gradually increased, and the oxygen content decreased gradually. The specific surface area of RGHs-1,RGHs-2,RGHs-5 was different with the decrease of oxygen content. But up to 173m2 g-1189 m2 g-1135m2 g-1.RGHs-1 + RGHs-2RGHs-5 were found to have a nitrogen content of 4.10100.960.43a and a sulfur content of 0.530.66660.660.684, and an oxygen content of 16.91A / g = 10.439.70.The specific capacitance of 0.1A g ~ (-1) was 258.6 F g-1167.3 F g-1198.3 F g ~ (-1), and the current density reached 10 A g ~ (-1). The specific capacitance was 258.6 F g-1167.3 F g ~ (-1) F g ~ (-1), and the current density reached 10 A g ~ (-1). Do not keep at 129.1 F g-1110.8 F g-1114.7 F g-1, and its retention rate is 49.9%. The retention rate of RGHs-1 is as high as 97.2B after 4000 cycles at the current density of 1A g ~ (-1).
【学位授予单位】:山东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ127.11
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,本文编号:2203844
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