KOH对石墨烯的活化机理研究及在超级电表器中的应用
本文关键词：KOH对石墨烯的活化机理研究及在超级电表器中的应用
【摘要】：超级电容器,通过电解质离子在电极和电解液界面的静电吸附来储存电荷,是一种能够在极高功率下输出能量的新型储能器件。然而以活性炭为电极材料的商用超级电容器,能量密度过低,已经不能满足人们的需求。石墨烯材料由于具有高的理论比表面积,良好的电导率和优异的化学稳定性,是一种理想的超级电容器电极材料。然而,通过化学法制备的石墨烯,由于片层间的范德华力作用容易发生堆叠导致石墨烯的比表面积低于理论值,用作超级电容器时,无法提供足够的活性位点储存电荷,因而比容量较低。采用KOH活化的方法处理石墨烯,可以有效的提高石墨烯的比表面积,获得具有高比表面积的多孔碳材料。本论文通过KOH低温活化的方法,研究了KOH对微波剥离石墨烯(MEGO)的活化过程。较低的活化温度有利于观察到MEGO在活化过程中的结构转变,即MEGO从准二维的片层结构转变到三维多孔结构的过程。我们发现在450℃左右,KOH与MEGO发生氧化还原反应,在MEGO片层上制造出了纳米尺寸的孔洞获得了比MEGO高的比表面积,同时保持了MEGO原有的片层结构。将这种材料用作超级电容器的电极材料,在6 mol L-1 KOH电解液中具有265 Fg-1(1Ag-1电流密度下)的质量比容量和185Fcm-3的体积比容量。
【关键词】：KOH活化 石墨烯 超级电容器
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53;TQ127.11
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第一章 引言9-31
- 1.1 超级电容器9-14
- 1.1.1 超级电容器的工作原理10-12
- 1.1.2 影响超级电容器性能的因素12-14
- 1.2 石墨烯14-26
- 1.2.1 石墨烯的发现以及其结构14-15
- 1.2.2 石墨烯的性质15-16
- 1.2.3 石墨烯的制备16-20
- 1.2.4 石墨烯的应用20-26
- 1.3 KOH化学活化方法处理碳材料26-28
- 1.3.1 KOH活化碳材料的机理26-27
- 1.3.2 KOH对sp~2杂化纳米碳材料活化的研究现状27-28
- 1.4 本论文的研究内容28-31
- 第二章 实验的方法和原理31-41
- 2.1 实验原料和方法31-32
- 2.1.1 实验原料31
- 2.1.2 实验设备31-32
- 2.2 主要表征方法和原理32-37
- 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)32-34
- 2.2.2 透射电子显微镜(TEM)34-35
- 2.2.3 X射线衍射(XRD)35
- 2.2.4 孔径分析35-36
- 2.2.5 拉曼光谱(Raman)36
- 2.2.6 电子自旋共振谱仪(ESR)36-37
- 2.2.7 X射线光电子能谱(XPS)37
- 2.3 电化学测试37-41
- 2.3.1 电极片的制备37
- 2.3.2 电化学测量装置及其组装37-38
- 2.3.3 电化学测试方法38-41
- 第三章 KOH活化微波剥离石墨烯的机理研究41-59
- 3.1 低温活化石墨烯样品(LTAG)的制备41
- 3.2 LTAG样品的形貌表征41-46
- 3.3 LTAG样品的结构表征46-48
- 3.4 LTAG样品的化学表征48-52
- 3.5 KOH活化MEGO机理的讨论52
- 3.6 LTAG样品的电化学测试52-56
- 3.7 本章小结56-59
- 第四章 总结与展望59-60
- 参考文献60-66
- 致谢66-67
- 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果67
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李惠茗;张鹏云;李春新;;石墨烯的制备方法及表征研究[J];盐城工学院学报(自然科学版);2010年03期
2 李永玺;陈_g;庄小东;张斌;朱金辉;李佩佩;牛丽娟;;石墨烯化学及潜在应用[J];上海第二工业大学学报;2010年04期
3 王新伟;杨艳;田宏伟;郑伟涛;;石墨烯的化学方法合成及其表征[J];中国科技论文在线;2011年03期
4 张文毓;;石墨烯应用研究进展综述[J];新材料产业;2011年07期
5 龙威;黄荣华;;石墨烯的化学奥秘及研究进展[J];洛阳理工学院学报(自然科学版);2012年01期
6 蒲琳钰;马拥军;胡海龙;裴重华;;水热法制备氟化石墨烯[J];西南科技大学学报;2012年03期
7 张闵;尚小鹏;李静;王贤保;;石墨烯及其复合材料在电化学领域的应用[J];胶体与聚合物;2012年04期
8 ;15英寸单层石墨烯透明电极制备成功[J];机电工程技术;2013年02期
9 孙晓霞;;石墨烯:产业起步 引导为重[J];新材料产业;2013年09期
10 ;我国百吨级氧化石墨(烯)/石墨烯粉体生产线投产[J];新材料产业;2013年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年
4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年
5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年
6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年
2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年
3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年
4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年
5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年
6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年
7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年
8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年
9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年
10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年
2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年
3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年
4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年
5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年
6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年
7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年
8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年
9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年
10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年
3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年
4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年
5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年
6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年
7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年
8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年
9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年
10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年
，本文编号：783619
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/783619.html
