石墨烯及石墨烯/碳纳米管的制备与储能应用

发布时间：2020-12-26 01:46

　　双电层超级电容器（ESC）,具有大功率的能量与功率密度、快速的充电能力、持久的使用寿命与周期稳定性等,是一种备受关注的新型储能装置,而电极材料的选择对于评价ESC是至关重要的。石墨烯（RGO）是只有一个碳原子厚的独特二维材料,具有优异的导电性、比表面积以及很好的环境稳定性等特点,因此是一种非常适合ESC的电极材料。在RGO常见的制备方法中,化学氧化还原法无疑是应用最普遍的方法之一。目前采用较多的还原剂如水合肼、二甲肼等大多具有很大毒性,因此有必要采取新型还原方法来制备RGO材料。RGO虽然展现出良好的电容性能,但是非常容易团聚,不能完全满足人们对于理想的电极材料的需求；所以如何防止制备过程中的堆叠成为了其应用的关键性因素。碳纳米管（DNT）是一维的无缝管状材料,具有很大的长径比,超强的导电性,也让其成为电极材料的制备热点,但是由于它不易分散,而且体系的内阻较大等,同样限制了其在电极材料中的应用。所以,为解决这两种材料的不足,我们利用两种材料之间的协同作用对其复合,可以形成交联网络结构,同时提高材料的导电性与比表面积等,从而制备出电化学性能优异的ESC电极材料。本文主要研究了以RGO为基... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３石墨稀透光率估算层数方法［Ｉ２］??

增大了片层的溶解度，导致得到的材料可以很好的溶解在水中，而且还有利于摆脱范??德华力，为此只需经过小功率、短时间的超声，便可形成层数较少甚至单层的氧化石??墨稀，如图１－４所示［２５］。??

ＳＷＣＮＴ）和多壁碳纳米管（ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，?ＭＷＣＮＴｓ），两者结构上虽然??相似，但却还是有一定差异。ＳＷＣＮＴ是只有一层的石墨卷绕一周而成，无缺陷，如??图１－５所示。其中直径约为ｌ－６ｎｍ，—旦管子直径超高６ｎｍ时，一般认为管子特别容易??塌陷［６〗］。ＭＷＣＮＴｓ可以认为是由多层的石墨片层卷绕而成，但是其常伴随着缺陷多、??分布不均等，有些人员也把ＭＷＣＮＴｓ看成是多层的ＳＷＣＮＴ构成。从结构来分类，??又可以将ＣＮＴ分为螺旋型、锯齿型以及扶手椅型。??图１－５?ＳＷＣＮＴ的示意图【６２］??１．２．２碳纳米管的性质??碳纳米管具有非常大的长径比，表现为一种非常典型的一维量子材料。并且其性??质会伴随着结构的改变而改变，可从不导电的绝缘体变为半导体，也可以从半导体变??为金属。??ＣＮＴ中的原子是ｓｐ２进行轨道杂化，众所周知，ｓｐ２成键方式是目前来说最强的化??学键之一。碳纳米管的长径比一般在１０００：１以上，远大于一般的纤维材料，因此常常??被称作为“超级纤维”，被看作有可能取代碳纤维的新型材料［６３］。??碳纳米管常常被用作电子纳米器件的材料


本文编号：2938796