氧化石墨烯基超级电容器电极材料结构调控与性能研究

发布时间：2024-02-28 02:10

　　日渐严重的能源危机使得人们对高效率储能器件产生极大的兴趣。超级电容器是一种新型储能设备,具有电池高能量密度特点的同时又兼顾传统电容器容量大、功率密度高、使用寿命长、快速充放电的优点。超级电容器已经在军事、航空航天、混合动力电车等领域有了一定的应用,但探索更高性能的超级电容器仍是研究人员需要不懈努力的。本文基于氧化石墨烯(GO)材料,通过石墨烯量子点(GQDs)和类弹簧状的螺旋碳纳米管(HCNTs)修饰,减少GO的聚集和堆叠,以增大电极比表面,缩短离子运输通道。利用溶液自组装法制备无粘结剂的电极材料,具有较小的内阻。并采用新颖的光化学还原法,在氨气(NH₃)氛围下对电极材料进行光照还原,同时实现高氮掺杂。具体内容包括以下几个部分:(1)将GO和GQDs按不同配比制备混合溶液,涂覆到泡沫镍集流体上,用抗坏血酸还原后组装成对称的两电极超级电容器,在KOH电解液中测试其电化学性能。GQDs的修饰有效的减少了GO的堆叠,产生额外的微孔,增大电极比表面积的同时缩短离子运输通道,使超级电容器质量比电容达到296 F g^-1。(2)用GO做粘结剂、GQDs做...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1不同储能器件的拉贡图[5]

桂林理工大学硕士学位论文1第1章绪论1.1研究背景与意义社会的快速发展使得人们对能源存储及转换的要求越来越高，传统的不可再生的能源难以满足发展的需求，而且石油、煤炭、天然气等化石能源的开发对环境造成了严重的污染，能源危机迫在眉睫[1-2]。所以，对世界经济的可持续发展来说，绿色环....

图1.2超级电容器结构示意图[12]

苁故??┰诘缱印⑸?锎?泻湍芰看娲?转换中的应用具有很大的前景。由于石墨烯具有高理论比表面积（2630m2g-1）和电子导电性，它的重要应用之一是用作超级电容器的电极材料。然而，在片层之间的范德瓦尔斯作用会导致石墨烯聚集在一起，堆叠的石墨烯会降低表面积，严重影响电化学性能。近年来....

图1.3带正电荷电极表面双电层模型[16]：（a）Helmholtz模型；（b）Gouy-Chapman模型；（c）Stern模型

桂林理工大学硕士学位论文4模型，如图1.3（b）。然而很快人们就认识到，因为电容值与电荷分开距离成反比，而模型中的点电荷非常贴近电极表面，这种情况下电容值会非常大，即Gouy-Chapman模型会对电容估算过高。1924年，Stern结合了Helmholtz模型与Gouy-Cha....

图3.1rGO/GQDs电极制备过程

桂林理工大学硕士学位论文22水反复清洗直到pH为7左右。4、向洗涤得到的氧化石墨中加入4000ml去离子水，在超声清洗机中清洗2小时，使氧化石墨均匀分散；最后将分散液转移到真空冷冻干燥机中，对分散液进行冷冻干燥后既得所需蓬松氧化石墨烯（GO）。3.2.2石墨烯量子点的制备对于石墨....

本文编号：3913308