氮掺杂石墨烯/金属化合物电极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2021-10-21 06:57

　　作为超级电容器的关键部件,电极材料一直是超级电容器领域的研究热点。目前研究的电极材料主要包括碳材料、金属化合物和导电聚合物。由于各种电极材料有着自身的优缺点,因而通过将电极材料复合可以取长补短实现电化学性能的优化。石墨烯自发现以来,由于其优异的物理化学性质受到了材料和化学界的广泛关注。对石墨烯进行氮掺杂,能够调节其电子结构,有效地改进其物理化学性能,拓宽其在超级电容器领域的实际应用。为了获得高比电容量的超级电容器电极材料,本文基于氮掺杂石墨烯与金属化合物之间的协同增效作用,通过利用廉价的原材料和简单的水热法合成系列的氮掺杂石墨烯/金属化合物复合电极材料。探索复合电极材料的形成机理,并研究了电极材料的化学组成、结构和形貌等因素对电化学性能的影响。论文的主要研究内容如下:（1）采用两步水热法,以醋酸镍和尿素分别作为镍源和还原剂及氮源,先合成氮掺杂石墨烯,再以其作为Ni（OH）2的载体,合成氮掺杂石墨烯/氢氧化镍（N-RGO&Ni（OH）2）复合物。对其结构、组成、形貌和电化学性能进行分析,并探究了氮掺杂对复合物形貌的影响机理。结果表明:N-RGO含氧官能团较少,使得Ni2+的成核点... 

【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各种能量存储系统的Ragone图

(1)双电层电容器(EDLC)的原理图1.2 双电层电容器的工作原理Fig. 1.2 The working principle for EDLC双电层这个概念由亥姆霍兹在 1853 年首次提出，后经 Gouy、Chapman、Stern、Geary等人的逐步完善，现已形成比较系统的模型[3]。双电层电容器主要是通过电极与电解质接触的界面上形成双电层来进行能量储存，即通过可逆的电荷或离子吸附来储能。原理如图1.2 所示[16]。充电时，在外加电源的作用下，电子从正极转移到负极，同时电极表面的带电电荷通过静电作用吸引电解液中电性相反的离子，正极表面吸附电解液当中的负离子，负极表面吸附正离子，结果在电极与电解液界面间因异性电荷相互吸引而形成双电层，以电荷形式将能量存储在电极与电解液的界面中。充电完成后，由于电极和电解液界面之间异性电荷的静电吸引作用

图 1.3 赝电容器的工作原理1.3 The working principle of pseudoca了赝电容储能系统，他认为此种电行，从而得到比单纯发生在电极表容器是在电极的表面或者体相中，者氧化还原反应来进行能量储存。其过程，而且也包括由于电解液离子在工作原理如图 1.3 所示[18]。理：充电时，电解液离子在外加电电活性物质发生电化学反应而进入到质体相中的电解液离子重新回到电解。


本文编号：3448472