超临界技术制备基于直接剥离石墨烯复合材料及其电化学性能的研究

发布时间：2021-06-07 18:51

　　石墨烯作为独特的二维碳纳米材料,具有比表面积大、化学稳定性好、机械强度高、导电性好等特点,其应用前景广阔。本论文采用超临界方法,实现在直接剥离石墨烯基体上对氢氧化镍、磷化钴、磷化镍纳米粒子的负载,并且探究了其在电化学领域的潜在应用,具体研究内容为:1、首先在NMP中将石墨剥离为结构完整的石墨烯片;利用超临界二氧化碳表面张力接近零、扩散能力强、低粘度等特点,将氢氧化镍纳米粒子均匀地负载在大比表面积的惰性石墨烯表面,制备电容器复合材料。作为对比,同时制备了其它碳基（如炭黑和还原的氧化石墨烯）的氢氧化镍复合材料。通过XRD、TEM、拉曼、XPS等方法分析了氢氧化镍/石墨烯纳米复合材料的结构特征和化学组分等。采用用电化学的方法（CV,GCD,EIS）表征了复合材料的电容性能以及其影响因素,结果显示基于石墨烯的复合材料具有超高的电容含量和优越的稳定性。2、通过两步反应过程在高温的条件下合成磷化钴纳米粒子/直接剥离石墨烯复合材料,利用超临界流体将磷化钴粒子均匀负载在石墨烯片上。同时在不同温度下制备了磷化钴/石墨烯复合材料,并与不同碳基的复合材料进行比较。通过XRD、TEM、XPS等对磷化钴/石墨烯... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 石墨烯
        1.1.1 石墨烯的历史
        1.1.2 石墨烯的结构与性质
            1.1.2.1 石墨烯的结构
            1.1.2.2 石墨烯的性质
        1.1.3 石墨烯的制备方法
            1.1.3.1 化学气相沉积法
            1.1.3.2 液相剥离法
            1.1.3.3 化学方法
            1.1.3.4 解压碳纳米管和其他方法
    1.2 电化学电容器
        1.2.1 电化学电容器简介
        1.2.2 电化学电容器的基本原理
        1.2.3 电化学电容器的分类
            1.2.3.1 双电层电容器
            1.2.3.2 法拉第超级电容器
        1.2.4 电化学电容器的比电容、电压、功率与能量密度
        1.2.5 电化学电容器的优点
        1.2.6 电化学电容器的应用
    1.3 过渡金属磷化物在析氢中的应用
        1.3.1 过渡金属磷化物析氢简介
        1.3.2 析氢反应的原理
        1.3.3 析氢反应的性能
            1.3.3.1 过电势
            1.3.3.2 塔菲尔斜率与电流密度
            1.3.3.3 稳定性
    1.4 本课题研究的目的、意义及内容
        1.4.1 课题研究得目的及意义
        1.4.2 本课题的研究内容
            1.4.2.1 氢氧化镍/石墨烯复合材料的制备及其电容性能的研究
            1.4.2.2 磷化钴/石墨烯复合材料的制备及其析氢性能的研究
            1.4.2.3 磷化镍/石墨烯复合材料的制备及其析氢性能的研究
第二章 氢氧化镍/石墨烯复合材料的制备及其电容性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验方案
            2.2.3.1 直接剥离石墨烯片的制备
            2.2.3.2 氢氧化钠/石墨烯复合材料的制备
    2.3 表征方法
        2.3.1 透射电子显微镜测试
        2.3.2 X-射线衍射(XRD)测试
        2.3.3 拉曼光谱测试
        2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)测试
        2.3.5 热失重(TGA)测试
        2.3.6 电化学测试
    2.4 测试结果与分析
        2.4.1 TEM表征结果
        2.4.2 X-射线衍射结果分析
        2.4.3 拉曼光谱测试结果
        2.4.4 X射线光电子能谱测试结果
        2.4.5 TGA测试结果
        2.4.6 电化学测试结果与分析
            2.4.6.1 循环伏安测试
            2.4.6.2 充放电测试
            2.4.6.3 电化学阻抗测试
            2.4.6.4 充放电循环测试
            2.4.6.5 功率密度与能量密度结果
    2.5 本章小结
第三章 磷化钴/石墨烯复合材料的制备及其析氢性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验方案
            3.2.3.1 石墨烯的制备
            3.2.3.2 磷化钴/石墨烯复合材料的制备
    3.3 表征方法
        3.3.1 透射电子显微镜(TEM)测试
        3.3.2 X-射线衍射分析(XRD)测试
        3.3.3 X-射线光电子能谱测试
        3.3.4 电化学性能测试
    3.4 测试结果与分析
        3.4.1 TEM表征结果
        3.4.2 XRD表征结果与分析
        3.4.3 XPS表征结果与分析
        3.4.4 电化学测试结果与分析
            3.4.4.1 线性扫描伏安法测试结果
            3.4.4.2 电化学阻抗测试
            3.4.4.3 稳定性测试
    3.5 本章小结
第四章 磷化镍/石墨烯复合材料的制备及其析氢性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验方案
            4.2.3.1 石墨烯的制备
            4.2.3.2 磷化镍/石墨烯复合材料的制备
    4.3 表征方法
        4.3.1 透射电子显微镜(TEM)测试
        4.3.2 X-射线衍射分析(XRD)测试
        4.3.3 电化学性能测试
    4.4 测试结果与分析
        4.4.1 TEM表征结果
        4.4.2 XRD表征结果
        4.4.3 电化学实验测试
            4.4.3.1 线性循环伏安法
            4.4.3.2 电化学阻抗测试
            4.4.3.3 稳定性测试
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Nickel Oxide/Carbon Nanotubes Nanocomposite for Electrochemical Capacitance[J]. Kayhyeok AN,Younghee LEE.  Journal of Materials Science & Technology. 2005(03)



本文编号：3217112