低温等离子体制备氮掺杂石墨烯基电极
发布时间：2022-02-20 17:09
石墨烯是一种透明的导电和导热材料,具有高的电子迁移率和大的比表面积,因而被广泛应用于电极材料。本文采用浸渍法制备出氧化石墨烯（GO）以及氧化石墨烯复合材料膜层,然后使用介质阻挡放电（DBD）等离子体制备氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）及其复合材料,并且将GO和纳米金AuNPs以及氮化钛进行复合,制备出N-rGO/AuNPs和N-rGO/TiN电极。氧化石墨烯在氮等离子体和尿素的共同作用下被还原,并且将氮元素成功掺杂进石墨烯的晶格中。经氮等离子体处理之后,GO上出现明显褶皱结构,FTIR表明氧化石墨烯表面的氧官能团被移除,Roman结果中GO晶格的无序度增加,XPS结果石墨烯中出现N1s峰,这些都表明氮等离子体成功引入C-N基团。石墨烯电极表现为双层当电容器,有良好的充放电特性,充放电过程中,表现出良好的自由电子和电离子移动。N-rGO的最大质量比电容为55.11 F/g,对应面积比电容为69.8 mF/cm2。N-rGO/AuNPs的,质量比电容为36 F/g,对应面积比电容为19.2 mF/cm2。N-rGO/TiN的最大质量比电容为27...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 等离子体技术
1.1.1 介质阻挡放电的研究历史
1.1.2 低温等离子体技术的应用
1.2 石墨烯材料概述
1.2.1 石墨烯简介
1.2.2 石墨烯的结构与性能
1.2.3 石墨烯的应用
1.2.4 石墨烯的制备方法
1.2.5 氮掺杂石墨烯
1.2.6 石墨烯复合材料
1.2.7 氧化石墨烯浸渍层薄膜
1.2.8 等离子体氮掺杂石墨烯的研究现状
1.3 中国科学院电工研究所现状
1.4 本文的主要研究内容及研究意义
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究意义
第二章 石墨烯薄膜制备
2.1 实验部分
2.1.1 试剂及仪器设备
2.1.2 氧化石墨烯溶液配置
2.1.3 尿素溶液配置
2.1.4 纳米金制备
2.1.5 氮化钛制备
2.1.6 氧化石墨烯浸渍膜层制备
2.1.7 石墨烯及其复合电极制备
2.2 材料表征方法
2.2.1 物理特性测量
2.2.2 电化学特性测量
2.3 本章小结
第三章 石墨烯薄膜性能表征
3.1 物理特性
3.1.1 氧化石墨烯的微观结构表征
3.1.2 X射线衍射分析(XRD)
3.1.3 傅里叶红外变换光谱分析(FTIR)
3.1.4 拉曼光谱(Raman)
3.1.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
3.2 电化学特性
3.2.1 循环伏安测试(CV)
3.2.2 恒电流充放电测试(GCD)
3.2.3 电化学阻抗谱分析(EIS)
3.3 本章小结
第四章 石墨烯复合薄膜性能表征
4.1 N-rGO/AuNPs复合材料
4.1.1 纳米金颗粒的表征
4.1.2 循环伏安测试(CV)
4.1.3 恒流充放电测试(GCD)
4.1.4 阻抗谱测试(EIS)
4.2 N-rGO/TiN复合材料
4.2.1 TiN表征
4.2.2 循环伏安测试(CV)
4.2.3 恒流充放电测试(GCD)
4.2.4 阻抗谱测试(EIS)
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒脉冲火花放电高效转化甲烷的实验研究[J]. 孙昊,张帅,韩伟,高远,王瑞雪,邵涛. 电工技术学报. 2019(04)
[2]纳秒脉冲放电等离子体助燃技术研究进展[J]. 聂万胜,周思引,车学科. 高电压技术. 2017(06)
[3]脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH4直接转化[J]. 高远,张帅,刘峰,王瑞雪,汪铁林,邵涛. 电工技术学报. 2017(02)
[4]等离子体沉积类SiO2薄膜抑制环氧树脂表面电荷积聚[J]. 海彬,章程,王瑞雪,张帅,陈根永,邵涛. 高电压技术. 2017(02)
[5]等离子体重油加工技术研究进展[J]. 张凯,王瑞雪,韩伟,张帅,杨清河,邵涛. 电工技术学报. 2016(24)
[6]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云. 高电压技术. 2016(12)
[7]大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕. 高电压技术. 2016(03)
[8]重频脉冲放电等离子体处理聚合物材料加快表面电荷消散的实验研究[J]. 马云飞,章程,李传扬,陈根永,周远翔,邵涛. 中国电机工程学报. 2016(06)
[9]等离子体流动控制研究进展与展望[J]. 吴云,李应红. 航空学报. 2015(02)
[10]石墨烯复合材料的研究及其应用[J]. 任成,王小军,李永祥,王建龙,曹端林. 现代化工. 2015(01)
本文编号：3635482
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 等离子体技术
1.1.1 介质阻挡放电的研究历史
1.1.2 低温等离子体技术的应用
1.2 石墨烯材料概述
1.2.1 石墨烯简介
1.2.2 石墨烯的结构与性能
1.2.3 石墨烯的应用
1.2.4 石墨烯的制备方法
1.2.5 氮掺杂石墨烯
1.2.6 石墨烯复合材料
1.2.7 氧化石墨烯浸渍层薄膜
1.2.8 等离子体氮掺杂石墨烯的研究现状
1.3 中国科学院电工研究所现状
1.4 本文的主要研究内容及研究意义
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究意义
第二章 石墨烯薄膜制备
2.1 实验部分
2.1.1 试剂及仪器设备
2.1.2 氧化石墨烯溶液配置
2.1.3 尿素溶液配置
2.1.4 纳米金制备
2.1.5 氮化钛制备
2.1.6 氧化石墨烯浸渍膜层制备
2.1.7 石墨烯及其复合电极制备
2.2 材料表征方法
2.2.1 物理特性测量
2.2.2 电化学特性测量
2.3 本章小结
第三章 石墨烯薄膜性能表征
3.1 物理特性
3.1.1 氧化石墨烯的微观结构表征
3.1.2 X射线衍射分析(XRD)
3.1.3 傅里叶红外变换光谱分析(FTIR)
3.1.4 拉曼光谱(Raman)
3.1.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
3.2 电化学特性
3.2.1 循环伏安测试(CV)
3.2.2 恒电流充放电测试(GCD)
3.2.3 电化学阻抗谱分析(EIS)
3.3 本章小结
第四章 石墨烯复合薄膜性能表征
4.1 N-rGO/AuNPs复合材料
4.1.1 纳米金颗粒的表征
4.1.2 循环伏安测试(CV)
4.1.3 恒流充放电测试(GCD)
4.1.4 阻抗谱测试(EIS)
4.2 N-rGO/TiN复合材料
4.2.1 TiN表征
4.2.2 循环伏安测试(CV)
4.2.3 恒流充放电测试(GCD)
4.2.4 阻抗谱测试(EIS)
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒脉冲火花放电高效转化甲烷的实验研究[J]. 孙昊,张帅,韩伟,高远,王瑞雪,邵涛. 电工技术学报. 2019(04)
[2]纳秒脉冲放电等离子体助燃技术研究进展[J]. 聂万胜,周思引,车学科. 高电压技术. 2017(06)
[3]脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH4直接转化[J]. 高远,张帅,刘峰,王瑞雪,汪铁林,邵涛. 电工技术学报. 2017(02)
[4]等离子体沉积类SiO2薄膜抑制环氧树脂表面电荷积聚[J]. 海彬,章程,王瑞雪,张帅,陈根永,邵涛. 高电压技术. 2017(02)
[5]等离子体重油加工技术研究进展[J]. 张凯,王瑞雪,韩伟,张帅,杨清河,邵涛. 电工技术学报. 2016(24)
[6]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云. 高电压技术. 2016(12)
[7]大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕. 高电压技术. 2016(03)
[8]重频脉冲放电等离子体处理聚合物材料加快表面电荷消散的实验研究[J]. 马云飞,章程,李传扬,陈根永,周远翔,邵涛. 中国电机工程学报. 2016(06)
[9]等离子体流动控制研究进展与展望[J]. 吴云,李应红. 航空学报. 2015(02)
[10]石墨烯复合材料的研究及其应用[J]. 任成,王小军,李永祥,王建龙,曹端林. 现代化工. 2015(01)
本文编号：3635482
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