石墨烯/酚醛树脂基多孔碳材料的制备与电容性能研究

发布时间：2021-05-20 10:33

　　本文以天然石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨（GO）,再在200-700℃温度下进行热剥离,制备石墨烯,考察热剥离温度对石墨烯结构及电容性能的影响。研究表明：所得石墨烯具有片层结构,层间距约为0.3783-0.3873nm,晶粒大小约为2.0-3.4nm,层数均为5-9层；随着热还原温度的升高,石墨烯的层间距、晶粒大小、层数振实密度和收率均逐渐减小,而比表面积逐渐增大。随着温度的升高,比电容先升高后降低,循环性能一直增加,400℃热还原的石墨烯首次放电比电容为318.6F/g,经过500次充放电后,比电容保持率为54.0%。以石墨烯/酚醛树脂复合物为原料,通过高温热处理,得到石墨烯/酚醛树脂复合碳,考察复合碳材料的结构和电容性能规律。研究表明：随着酚醛树脂含量增加,所得复合碳由絮状颗粒逐渐变为块状颗粒,振实密度逐渐增大,收率逐渐减小,层间距约为0.3353-0.3939nm,晶粒大小约为0.1-1.7nm,层数均为1-5层；随着树脂碳含量的增加,复合碳电极材料的比电容先升高后降低再升高,充放电效率和循环性能都较高,循环性能和充放电效率都较高,但是整体比电容值并不高,最大比电容... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：47 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 电层电容器
        1.2.1 双电层的工作原理
        1.2.2 双电层电容器炭电极材料
    1.3 多孔碳材料的制备
        1.3.1 传统活化法
        1.3.2 催化活化法
        1.3.3 模板炭化法
    1.4 聚合物基炭前驱体原料
        1.4.1 热塑性树脂
        1.4.2 热固性树脂
    1.5 选题依据和研究内容
2 实验方法
    2.1 实验材料与仪器设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 主要仪器与设备
    2.2 材料的结构表征
        2.2.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)形貌分析
        2.2.3 比表面积的测定
        2.2.4 收率的测定
        2.2.5 振实密度的测定
    2.3 电化学性能的测试
        2.3.1 炭电极的制备
        2.3.2 恒电流充放电性能测试
        2.3.3 多孔炭材料能量密度和功率密度的计算
        2.3.4 循环性能测试
        2.3.5 循环伏安性能测试
3 热剥离氧化石墨制备还原石墨烯
    3.1 引言
    3.2 石墨烯的制备
        3.2.1 氧化石墨的制备
        3.2.2 氧化石墨还原产物制备
    3.3 样品的结构和性能
        3.3.1 样品的结构与表征
        3.3.2 样品的电化学性能
    3.4 本章小结
4 石墨烯/酚醛树脂碳复合物制备
    4.1 引言
    4.2 石墨烯/酚醛树脂碳复合物的制备
        4.2.1 酚醛树脂的制备
        4.2.2 石墨烯/酚醛树脂碳的制备
    4.3 样品的结构和性能
        4.3.1 样品的结构与表征
        4.3.2 样品的电化学性能
    4.4 本章小结
5 石墨烯/酚醛树脂基多孔碳的制备
    5.1 引言
    5.2 石墨烯/酚醛树脂多孔碳的制备
    5.3 样品的结构和性能
        5.3.1 样品的结构
        5.3.2 样品的电化学性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]热还原制备的石墨烯材料的电容性能[J]. 王南生,李晶,彭汝芳,楚士晋.  电池. 2014(02)
[2]还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响[J]. 陈军刚,彭同江,孙红娟,刘波,赵二正.  无机化学学报. 2014(04)
[3]还原热处理对石墨烯薄膜导电性的影响[J]. 王永祯,王艳,韩非,蔡晓岚.  新型炭材料. 2012(04)
[4]超级电容器用石墨烯纳米片的制备及性能[J]. 左志中,梁逵,叶江海,胡军.  电子元件与材料. 2012(03)
[5]新型储能材料——石墨烯的储能特性及其前景展望[J]. 杨全红,唐致远.  电源技术. 2009(04)



本文编号：3197609