超級電容器用石墨烯及其復(fù)合材料的研究.pdf

1、超級電容器具有較高的功率密度和能量密度等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前廣泛研究的新型能量存儲器件。超級電容器的性能主要取決于電極材料，多孔碳，導(dǎo)電聚合物和過渡金屬氧化物被廣泛地用作超級電容器的電極材料。石墨烯納米片由于具有的熱穩(wěn)定性、高比表面積、優(yōu)良的導(dǎo)電性，成為超級電容器最有發(fā)展前景的電極材料之一。本論文主要著眼于石墨烯及其石墨烯基復(fù)合材料的合成、微觀結(jié)構(gòu)表征及其超電容的反應(yīng)性能。主要研究內(nèi)容如下：
　　本文分別采用高溫膨脹和微波輻射制備石墨烯

2、納米片。系統(tǒng)地研究了兩種剝離方法對石墨烯的表面結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。N2吸附結(jié)果表明，高溫膨脹剝離的石墨烯納米片的比表面積和孔體積均大于的微波輻射得到的產(chǎn)品。電容測試結(jié)果表明，高溫膨脹剝離的石墨烯納米片在電流密度為0.1 A/g時(shí)，比容量可達(dá)到188 F/g。
　　本文通過原位聚合法制備出具有三維（3-D）骨架結(jié)構(gòu)的聚苯胺/石墨烯納米片復(fù)合材料。微觀結(jié)構(gòu)的分析表明，當(dāng)苯胺濃度低時(shí)，聚苯胺均勻沉積在石墨烯納米片的表面上，但當(dāng)苯胺濃

3、度高時(shí)聚苯胺趨向于在石墨烯納米片之間團(tuán)聚。電化學(xué)性能測試表明，未被破壞框架結(jié)構(gòu)的石墨烯納米片有效地提高了復(fù)合材料的電化學(xué)電容。在電流密度為0.1 A/g時(shí)，空白樣石墨烯的比容量為190.6 F/g，聚苯胺/石墨烯納米片的復(fù)合材料（聚苯胺含量低）的比電容達(dá)到261.4 F/g。
　　本文從材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，采用原位生長法將針狀二氧化錳陣列樹立在石墨烯上，構(gòu)筑成三明治式結(jié)構(gòu)。該制備方法利用高錳酸鉀和石墨烯之間的氧化還原反應(yīng)，工藝簡單