离子液体凝胶的合成及其在铝电解电容器的应用

发布时间：2017-10-18 20:34

  本文关键词：离子液体凝胶的合成及其在铝电解电容器的应用

  更多相关文章： 离子液体凝胶 纳米石墨 氧化石墨烯 原位聚合铝电解电容器

【摘要】：离子液体凝胶不仅具有普通凝胶的三维交联网状结构和能对外界刺激产生反应的响应性,还结合了离子液体的杰出性能如优异的耐热性、高离子电导率、较宽的电化学窗口以及超卓的安全性。近年来,离子液体凝胶常被用作新型电解质材料广泛应用于超级电容器、锂聚合物电池等储能器件和光敏化太阳能电池等能源转换装置中。为了提高离子液体凝胶的电子导电性和耐热性,扩宽其应用领域,更好地发挥离子液体的作用,可添加价格低廉,同时具有优异的力学、电学和热学等性能的纳米导电填料,合成离子液体复合导电材料。目前复合导电凝胶中常用的无机纳米导电填料包括炭黑、碳纳米管、纳米石墨、石墨烯和氧化石墨烯。本文以纳米石墨、还原氧化石墨烯为导电填料,制备了具有高导电性、良好耐热性的聚合物/无机纳米复合离子液体凝胶。主要研究工作如下:1、以1-乙基-3-甲基咪唑摀硫酸乙酯盐为溶剂,PEGDA为交联剂,丙烯酸(AA)为单体,而α-酮戊二酸为引发剂,原位自由基聚合法制备了聚丙烯酸/纳米石墨复合导电凝胶,并对其伏安特性、导电性和耐热性等进行测试分析。最后以含不同浓度的纳米石墨的复合导电凝胶为电解质制作了凝胶型铝电解电容器。研究结果表明该复合导电凝胶具有较优异的稳定性和高电子导电率,满足铝电解电容器电解质的使用要求且电容器具有较好的频率特性,尤其是电容量和等效串联电阻。2、以8000目石墨为原料,经过氧化过程制备GO,并选用抗坏血酸钠为还原剂,制得RGO,选用Raman、XRD、FT-IR和SEM等表征手段对还原产物进行了测试分析,然后以RGO为导电填料,丙烯酰胺为单体,NMBA为交联剂,1-乙基-3-甲基咪唑摀硫酸乙酯盐为溶剂,APS为引发剂,采用原位溶液聚合的方法合成PAM/RGO复合导电凝胶,进行电导率和热稳定性测试分析。最后以PAM/RGO复合导电凝胶为电解质,初步探索铝电解电容器的制作工艺,尤其是老练工艺。研究表明抗坏血酸钠能够有效地还原氧化石墨且所制备的电容器具有较小的漏电流。
【关键词】：离子液体凝胶 纳米石墨 氧化石墨烯 原位聚合铝电解电容器
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O648.17
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-29
• 1.1 离子液体凝胶9-15
• 1.1.1 离子液体9-11
• 1.1.2 离子液体凝胶11-15
• 1.2 石墨烯简介15-24
• 1.2.1 石墨烯定义、结构15-16
• 1.2.2 石墨烯的性能16-17
• 1.2.3 石墨烯的制备方法17-20
• 1.2.4 石墨烯的应用20-24
• 1.3 铝电解电容器简介24-26
• 1.3.1 铝电解电容器的特点24
• 1.3.2 固体电解质24-26
• 1.4 论文的内容及意义26-29
• 1.4.1 论文的研究内容26-27
• 1.4.2 论文的创新之处27-29
• 第2章 PAA/GN离子液体复合导电凝胶29-43
• 2.1 前言29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 实验药品与仪器29-30
• 2.2.2 聚丙烯酸复合凝胶的合成30-31
• 2.2.3 模型电容器的制作31-32
• 2.3 实验表征与性能测试32-33
• 2.3.1 红外光谱表征32
• 2.3.2 热稳定性表征32
• 2.3.3 场发射扫描电镜（FESEM）32
• 2.3.4 电学性能测定32-33
• 2.3.5 电容器性能测试33
• 2.4 结果与讨论33-42
• 2.4.1 红外光谱分析33-34
• 2.4.2 热稳定性分析34-35
• 2.4.3 电学性能分析35-37
• 2.4.4 复合凝胶的微观形貌分析37-38
• 2.4.5 铝电解电容器的电气参数38-42
• 2.5 本章总结42-43
• 第3章 PAM/RGO离子液体复合导电凝胶43-61
• 3.1 前言43-44
• 3.2 实验部分44-48
• 3.2.1 实验药品与仪器44-45
• 3.2.2 Hummers法制备氧化石墨45-46
• 3.2.3 RGO的制备46
• 3.2.4 复合凝胶的合成46-47
• 3.2.5 模型电容器的制作47
• 3.2.6 实验表征样品处理与性能测试47-48
• 3.3 结果与讨论48-60
• 3.3.1 还原氧化石墨烯的结构表征48-53
• 3.3.2 PAM/GO离子液体复合凝胶的化学结构分析53-54
• 3.3.3 X射线衍射（XRD）分析54
• 3.3.4 热稳定性分析54-55
• 3.3.5 复合凝胶电导率的影响因素55-58
• 3.3.6 铝电解电容器的性能58-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第4章 总结61-63
• 4.1 结论61
• 4.2 尚待进一步研究的问题61-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-72
• 个人简历72

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本文编号：1057039