石墨烯及石墨烯復合材料在超級電容器中的應用.pdf

1、電極材料是超級電容器的關鍵因素，決定著超級電容器主要性能指標。根據(jù)儲能機理超級電容器電極材料主要分為雙電層材料和贗電容材料。石墨烯（雙電層材料）作為一種sp2雜化的單原子二維材料，具有較高的比表面積、優(yōu)異的導電性，因此作為超級電容器電極材料石墨烯具有良好的雙電層穩(wěn)定性和循環(huán)壽命；四氧化三鐵和二氧化錳（贗電容材料）可以提供很好的贗電容性能并且價格十分低廉，但是導電性較低，比容量隨循環(huán)次數(shù)衰減較為嚴重。本文通過不同的手段，制備石墨烯/Fe3

2、O4、石墨烯/MnO2復合材料，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)異性能，從而有望制備出電化學性能優(yōu)異的超級電容器。
　　采用改進Hummer的方法制備氧化石墨烯水溶液，F(xiàn)e3O4納米粒子采用經典的共沉淀方法制備。本文中采用一步還原自組裝的方法還原氧化石墨烯，收縮的還原石墨烯片層網(wǎng)絡富集溶液中Fe3O4納米顆粒，制得了石墨烯Fe3O4復合材料。研究了制備過程中溫度、反應物料配比、對石墨烯/Fe3O4復合材料電化學性能的影響，研究表明在90℃、2

3、.5mL Fe3O4的條件下，所制備的電極材料性能最佳。通過BET分析所制備的復合材料為石墨烯片層組成的狹縫孔結構，具有373.9m2/g的比表面積。電化學性能測試表明復合材料在1mol/L LiClO4/碳酸丙烯酯中比容量達到219F/g（20mV/s、-0.3~1.4Vvs.SCE）。在10A/g的大電流充放電測試中，1500次循環(huán)之后仍保持97％的比容量86F/g。
　　通過等離子體增強氣相沉積分別在不同的集流體：不銹鋼、泡

4、沫鎳、不銹鋼網(wǎng)表面制備石墨烯納米墻，研究了不同集流體對對石墨烯納米墻電容特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)反應不銹鋼表面制備的石墨烯納米墻在1mol/L LiClO4/PC有機電解質中，電化學窗口為1.7V掃描速率30mV/s條件下獲得51F/g的比容量。本文以2mol/L Mn(CH3OO)2/C2H5OH為原料，直流電源作為沉積電壓，在石墨烯納米墻表面電化學沉積MnO2。研究了沉積電壓、沉積時間對石墨烯納米墻/MnO2電容特性的影響，研究表明，在