石墨烯网络材料可控修饰及其对超级电容器性能的影响
发布时间：2021-09-05 04:36
石墨烯是单层碳原子构成的二维晶体,具有优异的理论电导率、较高比表面积和稳定的化学性质,因此常被用于储能器件的电极材料。然而,采用化学法制备的石墨烯不可避免存在大量的缺陷和含氧官能团;除此之外,高温下石墨烯会由于片层间强烈的π-π共轭促使石墨烯极易发生团聚,以上原因使石墨烯的实际应用性能远低于其理论。基于此,在前人工作研究基础上,本文提出了如下方案以改善石墨烯实际应用中存在的电导率较差和易产生团聚的问题。首先利用惰性金属Pt、Pd纳米颗粒具有优异的催化性能和导电性,通过微量惰性金属与石墨烯进行复合,以缓解石墨烯片层团聚和缺陷导致的较差的电导率,并研究了惰性金属Pt、Pd纳米颗粒对石墨烯基超级电容器电极材料内阻和功率密度的影响;其次将廉价生物质碳材料-碳化豆渣引入石墨烯片层间,嵌于石墨烯片层间的碳化豆渣能有效缓解石墨烯片层重叠,并且碳化豆渣含有的少量N元素能对石墨烯/碳化豆渣复合碳材料电容量提升有所帮助。具体实验内容如下:（1）Pt/graphene/碳复合材料的制备及其性能表征。以H2PtCl6·6H2O和氧化石墨烯（gr...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要储能设备的能量密度与功率密度的对比情况
1 绪论1.4 超级电容器电极材料及其研究现状电极材料是超级电容器关键结构单元之一，主要包括导电聚合物、碳素材料和过渡金属化合物[19]。其中碳素材料的比表面积、碳材料孔径分布和电导率等因素对超级电容器的比电容、电阻、循环寿命和倍率性能有密切的关系[20-23]。电极材料在充放电过程中的稳定性和导电性等对超级电容器的电化学性能影响巨大。接下来将对超级电容器主要电极材料进行简单介绍。1.4.1 碳素材料针对碳素材料，科研人员主要对其比表面积、孔径分布、结构、电导率以及碳素材料官能团等方面进行优化[24]。理想碳素材料，应具有高比表面积、恰当孔径分布、高电导率、较短的离子扩散通道、优秀的机械性能和稳定性、长的循环寿命以及较低的生产成本[25]。目前主要研究的碳素电极材料包括了洋葱碳、碳纳米管(CNTs)、活性炭和衍生碳等[26]。
质离子不能进入活性炭过小的孔洞中，(B)CNTs 聚集成束导致外层的电够与里层的外表面相接触olyte ions can not enter the pores of activated carbon which are too small (Aed and the electrolyte ions of the outer layer cannot in contact with the inner 管 (Carbon Nanotubes) 可 以 分 为 单 壁 碳 纳 米 管 (Single-W多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes)。碳纳米管具有出色的电导率和机械特性，使它广泛应用于储能设备电极材料(图 1-6(B))，导致内层管壁表面不能有效接触电解质离子，因此且充放电效率低，自放电现象严重[29]。为了克服上述缺点，化或官能团化来增强碳纳米管的亲水性[30-32]。(Carbide derived carbon)：衍生碳是具有孔径大小可控的碳材料.5-2 nm 之间。CDCs 在分子筛材料、气体储存和催化反应等方是一种具有单层碳原子的二维晶体，石墨烯具有很高的理论比层石墨烯的理论电容达到了 21 μF g-1左右，理论比电容达到了
【参考文献】：
期刊论文
[1]豆渣活性炭孔结构对锂硫电池性能的影响[J]. 向楷雄,王先友,陈晗,胡俊. 功能材料. 2017(08)
[2]水热组装法制备碳纳米管网状支撑氮掺杂多孔碳材料及其储能特性研究[J]. 孙立,阮曦金,张岁鹏,梁玉婷,杨颖. 功能材料. 2017(05)
[3]超级电容器电极材料及储能机理[J]. 罗玉馨,董小凤,罗梦琪,谭亚梅,卓春蕊,杨光敏. 化工设计通讯. 2017(05)
[4]超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展[J]. 李叶华,陈上,于小林,吴贤文. 吉首大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]三维（3D）石墨烯及其复合材料的应用[J]. 周国珺,叶志凯,石微微,刘吉洋,奚凤娜. 化学进展. 2014(06)
[6]导电聚合物基超级电容器电极材料研究进展[J]. 冯辉霞,王滨,谭琳,雒和明,张德懿. 化工进展. 2014(03)
[7]电化学基础（Ⅲ）——双电层模型及其发展[J]. 吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国. 储能科学与技术. 2013(02)
[8]我国能源前景与能源科技前沿[J]. 贾承造. 高校地质学报. 2011(02)
[9]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 袁磊,王朝阳,付志兵,张厚琼,唐永建. 材料导报. 2010(17)
[10]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
博士论文
[1]碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D]. 孙谊.北京交通大学 2013
[2]石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D]. 吴洪鹏.北京交通大学 2012
[3]航空刹车用C/C复合材料石墨化度的研究[D]. 张福勤.中南大学 2002
硕士论文
[1]石墨烯/Ni（OH）2超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D]. 林欢.北京化工大学 2016
[2]基于导电聚合物的超级电容器电极材料的制备及性能研究[D]. 雷文.西南科技大学 2015
[3]豆渣热解制备含氮碳材料及其在电催化中的应用[D]. 周田宝.西北师范大学 2014
本文编号：3384683
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要储能设备的能量密度与功率密度的对比情况
1 绪论1.4 超级电容器电极材料及其研究现状电极材料是超级电容器关键结构单元之一，主要包括导电聚合物、碳素材料和过渡金属化合物[19]。其中碳素材料的比表面积、碳材料孔径分布和电导率等因素对超级电容器的比电容、电阻、循环寿命和倍率性能有密切的关系[20-23]。电极材料在充放电过程中的稳定性和导电性等对超级电容器的电化学性能影响巨大。接下来将对超级电容器主要电极材料进行简单介绍。1.4.1 碳素材料针对碳素材料，科研人员主要对其比表面积、孔径分布、结构、电导率以及碳素材料官能团等方面进行优化[24]。理想碳素材料，应具有高比表面积、恰当孔径分布、高电导率、较短的离子扩散通道、优秀的机械性能和稳定性、长的循环寿命以及较低的生产成本[25]。目前主要研究的碳素电极材料包括了洋葱碳、碳纳米管(CNTs)、活性炭和衍生碳等[26]。
质离子不能进入活性炭过小的孔洞中，(B)CNTs 聚集成束导致外层的电够与里层的外表面相接触olyte ions can not enter the pores of activated carbon which are too small (Aed and the electrolyte ions of the outer layer cannot in contact with the inner 管 (Carbon Nanotubes) 可 以 分 为 单 壁 碳 纳 米 管 (Single-W多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes)。碳纳米管具有出色的电导率和机械特性，使它广泛应用于储能设备电极材料(图 1-6(B))，导致内层管壁表面不能有效接触电解质离子，因此且充放电效率低，自放电现象严重[29]。为了克服上述缺点，化或官能团化来增强碳纳米管的亲水性[30-32]。(Carbide derived carbon)：衍生碳是具有孔径大小可控的碳材料.5-2 nm 之间。CDCs 在分子筛材料、气体储存和催化反应等方是一种具有单层碳原子的二维晶体，石墨烯具有很高的理论比层石墨烯的理论电容达到了 21 μF g-1左右，理论比电容达到了
【参考文献】：
期刊论文
[1]豆渣活性炭孔结构对锂硫电池性能的影响[J]. 向楷雄,王先友,陈晗,胡俊. 功能材料. 2017(08)
[2]水热组装法制备碳纳米管网状支撑氮掺杂多孔碳材料及其储能特性研究[J]. 孙立,阮曦金,张岁鹏,梁玉婷,杨颖. 功能材料. 2017(05)
[3]超级电容器电极材料及储能机理[J]. 罗玉馨,董小凤,罗梦琪,谭亚梅,卓春蕊,杨光敏. 化工设计通讯. 2017(05)
[4]超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展[J]. 李叶华,陈上,于小林,吴贤文. 吉首大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]三维（3D）石墨烯及其复合材料的应用[J]. 周国珺,叶志凯,石微微,刘吉洋,奚凤娜. 化学进展. 2014(06)
[6]导电聚合物基超级电容器电极材料研究进展[J]. 冯辉霞,王滨,谭琳,雒和明,张德懿. 化工进展. 2014(03)
[7]电化学基础（Ⅲ）——双电层模型及其发展[J]. 吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国. 储能科学与技术. 2013(02)
[8]我国能源前景与能源科技前沿[J]. 贾承造. 高校地质学报. 2011(02)
[9]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 袁磊,王朝阳,付志兵,张厚琼,唐永建. 材料导报. 2010(17)
[10]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
博士论文
[1]碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D]. 孙谊.北京交通大学 2013
[2]石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D]. 吴洪鹏.北京交通大学 2012
[3]航空刹车用C/C复合材料石墨化度的研究[D]. 张福勤.中南大学 2002
硕士论文
[1]石墨烯/Ni（OH）2超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D]. 林欢.北京化工大学 2016
[2]基于导电聚合物的超级电容器电极材料的制备及性能研究[D]. 雷文.西南科技大学 2015
[3]豆渣热解制备含氮碳材料及其在电催化中的应用[D]. 周田宝.西北师范大学 2014
本文编号：3384683
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