磷摻雜石墨烯的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、近年來石墨烯以其優(yōu)良的化學(xué)物理性能被廣泛關(guān)注，成為多個領(lǐng)域的研究熱點，在電化學(xué)電容器中，石墨烯良好的導(dǎo)電性，極高的比表面積，良好的力學(xué)性能，被作為良好的儲能材料被廣泛研究，人們通過氧化物負載、元素摻雜、表面改性、空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方式提高比電容。所用的研究主要分為雙電層電容和法拉第電容兩個方向，雙電層電容具有高功率密度高循環(huán)壽命的優(yōu)點，但比電容卻低，而法拉第電容具有比電容高能量密度低功率密度低的特點。在雙電層電容器的研究中，人們通過摻雜異類

2、原子來提高比電容，但目前的研究效果并不理想。本文利用高溫自蔓延燃燒合成法和自主開發(fā)的微波合成技術(shù)，以紅磷和磷酸為磷源，將多電子元素P摻雜到石墨烯晶格中，改變石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，提高石墨烯電化學(xué)性能。
　　以鎂和碳酸鈣為原料，摻入不同比例的紅磷，利用高溫自蔓延的方式將P元素摻雜到石墨烯中，在對自蔓延高溫合成產(chǎn)物的分析中，我們發(fā)現(xiàn)隨著紅磷參加反應(yīng)量的增加，石墨烯空間結(jié)構(gòu)變的均勻，幾十納米尺寸的石墨烯囊泡逐漸長大至微米尺寸的碳納米管最后破

3、裂。
　　研究了以紅磷和磷酸為P源，通過自主開發(fā)的微波合成技術(shù)將P元素摻雜到石墨烯中，通過該方法可以制備出磷摻雜石墨烯，摻雜比例分別為3.0％和7.5%。該方法大大降低了摻雜成本，而且工藝簡單，可操作性強等優(yōu)點，為石墨烯摻雜提供了一條新的制備方式。
　　與紅磷源微波磷摻雜石墨烯相比，磷酸源磷摻雜石墨烯具有更好的電化學(xué)性能。磷酸源微波磷摻雜石墨烯在微波時間為60min時具有最好的電化學(xué)性能，在100mV/s掃速-0.5~1.1