还原氧化多孔石墨烯材料的制备与分析及其应用于超级电容器
发布时间：2021-04-13 21:42
因为社会环境污染的问题研究日益引起人们的关注,鼎力推行使用清洁,可再生能源已成为社会发展的一个重要方向。与此同时,能源的存储成为清洁能源能否广泛被运用的关键所在,如何提高能源储蓄能力,成为科学家面临的难题。超级电容器、锂离子动力电池技术作为一种新型储能器件,在储能领域的作用可谓举足轻重。众所周知,锂电池的能量密度高,具备很强的储能能力,但功率输出受自身特点限制,无法高功率输出所存储的电能,限制了其发展应用。超级电容器可以快速充放电的特点造就了其功率密度高的优势,弥补了锂电池方面的不足。不过,与锂电池比较,超级电容器的能量密度仍然很小。进一步提高超级电容器的存储容量,是科研工作者需要努力的方向。本实验以合成还原氧化多孔石墨烯为目标,通过加入模板剂（MgO、ZnO）,避免石墨烯片层的堆叠及改变石墨烯片层结构,来达到这一目的。不同模板剂的加入,是为了研究不同的模板剂在改变石墨烯结构上的不同效果,以及在电化学测试上的不同表现。本论文的具体工作内容如下:（1）在参考Hummer法的基础上,通过向合成过程中加入模板剂,来改变石墨烯片层形貌,成功地制备出表面呈曲折形貌的石墨烯。在孔径分布图中也可以看...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６合成预防堆叠的石墨烯流程图［１５］??Ｆｉｇ．１－６?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｔｏ?ｐｒｅｖｅｎｔ?ｓｔａｃｋｉｎｇ＾１５１．??
?作测试用。??２．３．５接触角测定仪??接触角测定仪，是测量滴在材料上的液体与其表面的接触角，其实也是对固??体表面液体的浸润性，可以测定多种液体对选定的材料的之间接触角。本实验选??用型号为ＤＳＡ－Ｘ?ＰＬＵＳ的接触角测试仪。需将材料压成薄片状，以作测试用。??２．４结果与讨论??２．４．１形貌表征??在相同的合成条件，分别制备了不加入模板剂的还原氧化石墨烯，和加入??不同模板剂（ＭｇＯ、ＺｎＯ）得到的还原氧化多孔石墨烯。其中不加入模板剂制??得的还原氧化石墨烯形貌表征如图２－１?（ａ－ｃ），从电镜图可以看到，材料具有层??状结构，但层与层的堆叠状况较为严重，在单层的表面，出现了较为明显的褶??皱形貌。??ｍｍ?１??图２－１未加入模板剂制得的还原氧化石墨烯的扫描电镜图（ａ）丨０?ｕｍ，（ｂ）ｌ?ｕｍ，（ｃ）２５０ｎｍ??Ｆｉｇ?２－１?ＳＥＭ?ｏｆ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ａｄｄｉｎｇ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?（ａ）?１０?ｕｍ，?（ｂ）?１?ｕｍ，??（ｃ）?２５０ｎｍ??当加入不同模板剂（ＭｇＯ、ＺｎＯ）后，制得的还原氧化多孔石墨烯的形貌如??图２－２?（ａ－ｂ），从电镜图可以看到，当加入的模板剂未较大粒径的ＭｇＯ时，所制??得的还原氧化多孔石墨烯材料层与层之间的空隙较大，同时由于模板留下的凹陷??形成了孔道结构，孔道结构的孔径也受模板的影响，具有较大的尺寸。而当使用??ＺｎＯ作为模板时，由于所使用的ＺｎＯ的粒径较小，制备的还原氧化多孔石墨烯??的层间距也相对较小，模板留下的凹陷形成的孔道结构尺寸也较校??３２??
?第二章模板法多孔石墨烯的制备与表征???國??图２－２加入不同模板剂制得的还原氧化多孔石墨烯的扫描电镜图（ａ）Ｍ－ｒＧＯ，（ｂ）Ｚ－ｒＧＯ??Ｆｉｇ?２－２?ＳＥＭ?ｏｆ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｏｘｉｄｉｚｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ａｄｄｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?ａｇｅｎｔｓ??（ａ）?Ｍ－ｒＧＯ，?（ｂ）?Ｚ－ｒＧＯ??２．４．２结构表征??如图２－３所示，为制备的不同还原氧化多孔石墨烯的Ｒａｍａｎ图，从图中可以看??至ＩＪ，出现两个特征峰，分别出现在了?１５９６ｃｍ－１处和１３４６ｃｍ－１处，这两个峰各自??对应着材料的Ｇ特征峰和Ｄ特征峰。无序结构振动引起的Ｄ特征峰的显示了出??Ｄ－ｂａｎｄ??ＪＧ－ｂａｎｄ??Ｍ－ｒＧＯ???Ｚ－ｒＧＯ??Ｉ?—??＾?卜Ｉ＂．??５００?１０００?１５００?２０００?２５００?３０００?３５００??Ｒａｍａｎ?Ｓｈｉｆｔ（ｃｍ＊１）??图２－３制备不同还原氧化多孔石墨條的Ｒａｍａｎ图??Ｆｉｇ．２－３?Ｒａｍａｎ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅｄｕｃｅｄ－ｏｘｉｄｉｚｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??３３??
本文编号：3136056
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６合成预防堆叠的石墨烯流程图［１５］??Ｆｉｇ．１－６?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｔｏ?ｐｒｅｖｅｎｔ?ｓｔａｃｋｉｎｇ＾１５１．??
?作测试用。??２．３．５接触角测定仪??接触角测定仪，是测量滴在材料上的液体与其表面的接触角，其实也是对固??体表面液体的浸润性，可以测定多种液体对选定的材料的之间接触角。本实验选??用型号为ＤＳＡ－Ｘ?ＰＬＵＳ的接触角测试仪。需将材料压成薄片状，以作测试用。??２．４结果与讨论??２．４．１形貌表征??在相同的合成条件，分别制备了不加入模板剂的还原氧化石墨烯，和加入??不同模板剂（ＭｇＯ、ＺｎＯ）得到的还原氧化多孔石墨烯。其中不加入模板剂制??得的还原氧化石墨烯形貌表征如图２－１?（ａ－ｃ），从电镜图可以看到，材料具有层??状结构，但层与层的堆叠状况较为严重，在单层的表面，出现了较为明显的褶??皱形貌。??ｍｍ?１??图２－１未加入模板剂制得的还原氧化石墨烯的扫描电镜图（ａ）丨０?ｕｍ，（ｂ）ｌ?ｕｍ，（ｃ）２５０ｎｍ??Ｆｉｇ?２－１?ＳＥＭ?ｏｆ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ａｄｄｉｎｇ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?（ａ）?１０?ｕｍ，?（ｂ）?１?ｕｍ，??（ｃ）?２５０ｎｍ??当加入不同模板剂（ＭｇＯ、ＺｎＯ）后，制得的还原氧化多孔石墨烯的形貌如??图２－２?（ａ－ｂ），从电镜图可以看到，当加入的模板剂未较大粒径的ＭｇＯ时，所制??得的还原氧化多孔石墨烯材料层与层之间的空隙较大，同时由于模板留下的凹陷??形成了孔道结构，孔道结构的孔径也受模板的影响，具有较大的尺寸。而当使用??ＺｎＯ作为模板时，由于所使用的ＺｎＯ的粒径较小，制备的还原氧化多孔石墨烯??的层间距也相对较小，模板留下的凹陷形成的孔道结构尺寸也较校??３２??
?第二章模板法多孔石墨烯的制备与表征???國??图２－２加入不同模板剂制得的还原氧化多孔石墨烯的扫描电镜图（ａ）Ｍ－ｒＧＯ，（ｂ）Ｚ－ｒＧＯ??Ｆｉｇ?２－２?ＳＥＭ?ｏｆ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｏｘｉｄｉｚｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ａｄｄｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?ａｇｅｎｔｓ??（ａ）?Ｍ－ｒＧＯ，?（ｂ）?Ｚ－ｒＧＯ??２．４．２结构表征??如图２－３所示，为制备的不同还原氧化多孔石墨烯的Ｒａｍａｎ图，从图中可以看??至ＩＪ，出现两个特征峰，分别出现在了?１５９６ｃｍ－１处和１３４６ｃｍ－１处，这两个峰各自??对应着材料的Ｇ特征峰和Ｄ特征峰。无序结构振动引起的Ｄ特征峰的显示了出??Ｄ－ｂａｎｄ??ＪＧ－ｂａｎｄ??Ｍ－ｒＧＯ???Ｚ－ｒＧＯ??Ｉ?—??＾?卜Ｉ＂．??５００?１０００?１５００?２０００?２５００?３０００?３５００??Ｒａｍａｎ?Ｓｈｉｆｔ（ｃｍ＊１）??图２－３制备不同还原氧化多孔石墨條的Ｒａｍａｎ图??Ｆｉｇ．２－３?Ｒａｍａｎ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅｄｕｃｅｄ－ｏｘｉｄｉｚｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??３３??
本文编号：3136056
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3136056.html
