納米碳材料及其復(fù)合材料制備與電化學電容行為研究.pdf

1、納米碳材料因獨特的納米尺寸優(yōu)勢，使其自身具有巨大的比表面積，加之自身良好的導(dǎo)電性，使之在電化學電容器電極材料、導(dǎo)電添加劑等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。碳納米纖維、碳納米管和石墨烯是納米碳材料的典型代表，本文對此三種納米碳材料及其復(fù)合材料在電化學電容器電極材料應(yīng)用方面進行研究。全文共分六章，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　第一章主要綜述了電化學電容器基本研究現(xiàn)狀、納米碳材料在電化學電容器中的應(yīng)用狀況，以及柔性電化學電容器電極材料研究現(xiàn)狀

2、。
　　第二章采用靜電紡絲技術(shù)制備多孔碳納米纖維，隨后原位生長碳納米管制備多孔碳納米纖維/碳納米管復(fù)合材料，研究其電化學電容行為。研究表明無機鹽造孔可有效提高材料比表面積和電化學電容性能，其比電容可達265 F·g-1；進一步在其表面原位生長碳納米管，能夠進一步改善電極導(dǎo)電性，但由于電解質(zhì)浸潤性下降導(dǎo)致比電容下降。在靜電紡絲溶液中均勻分散單壁碳納米管，將單壁碳納米管直接復(fù)合在多孔納米碳纖維內(nèi)部，可提高多孔碳纖維的導(dǎo)電性，顯著改善電

3、極電化學電容行為，比電容可達417 F·g-1。
　　第三章研究以碳納米管紙為基體的柔性復(fù)合納米碳紙，采用電化學沉積技術(shù)在納米碳紙網(wǎng)絡(luò)沉積二氧化錳(MnO2)納米晶，研究其形貌結(jié)構(gòu)對電化學電容行為的影響；進而采用簡單的浸泡工藝實現(xiàn)石墨烯在納米碳紙的表面吸附，有效改善電極導(dǎo)電性。該碳納米管/MnO2/石墨烯夾心結(jié)構(gòu)三元復(fù)合材料可充分發(fā)揮MnO2的贗電容特性，并使得材料具備更好的電化學循環(huán)壽命，比電容可達561.1 F·g-1(125

4、 mA·g-1)，在1A·g-1電流密度下800次循環(huán)之后比電容仍可保持首次循環(huán)的92.8%。
　　第四章研究納米碳紙沉積導(dǎo)電聚合物制備復(fù)合電極材料，以發(fā)揮導(dǎo)電高分子聚苯胺電容特性為切入點，構(gòu)筑碳納米管/聚苯胺/石墨烯三元復(fù)合納米碳紙。研究發(fā)現(xiàn)，三元材料較包裹石墨烯前的兩元材料具備更好的電化學循環(huán)壽命和大電流電容特性，比電容可達415 F·g-1(0.5 A·g－1)，10A·g-1時仍可保持173 F·g-1。
　　第五章

5、探索超級電容器組裝和封裝技術(shù)，優(yōu)化電極匹配，研究電化學電容器整體性能。研究表明，構(gòu)筑的碳納米管/MnO2//多孔碳納米纖維/SWCNT非對稱電容器可在1.8 V水系電解質(zhì)中穩(wěn)定工作，能量密度可達37.5 Wh·kg-1，性能可媲美于同類研究性能；構(gòu)筑的碳納米管/MnO2/石墨烯//碳納米管/聚苯胺電容器具備良好的柔韌性和較好的電化學電容性能，能量密度可達24.82Wh·kg-1，功率密度可達2234 W·kg－1。
　　第六章針對