石墨烯儲能材料離子運動吸附固體核磁共振檢測及儲能機理研究.pdf

1、石墨烯材料由于其優(yōu)秀的導電性、自支撐和柔軟性等特點成為雙電層超級電容的理想儲能材料。當前超級電容的研究工作主要集中在設計、開發(fā)和制備高性能的電極材料上，但是對超級電容儲能機理的研究還不夠充分。雖然基于分子動力學和密度泛函理論的數(shù)值計算方法能夠在分子/原子層面上描述粒子在多孔碳材料受限空間中的傳輸行為，進一步理解電容器儲能機理則需要直接“觀察”電極材料中粒子的分布和數(shù)量變化規(guī)律。近年來，固體核磁共振作為一種具有元素選擇性、可定量、與元素化

2、學環(huán)境高度相關(guān)的先進方法被用于多孔材料中原子尺度上信息的檢測。
　　本論文以1mol/L TEABF4/AN有機溶液作為電解液、采用雙電極對稱結(jié)構(gòu)裝配出石墨烯薄膜超級電容器。研究發(fā)現(xiàn)，使用還原氧化石墨烯方法制備的石墨烯電極材料具有良好的電化學性能，在掃速為10mV s-1時石墨烯電容器的比電容達108F g-1。在高電流密度下（50A g-1）石墨烯電容器的功率密度和能量密度分別可達21kW kg-1和8.4 Wh kg-1。

3、r>　　率先將固體核磁共振技術(shù)應用于石墨烯儲能材料中粒子分布及其變化規(guī)律的研究中。以11B同位素為示蹤原子，使用MAS Solid-state NMR技術(shù)研究了BF4—陰離子在石墨烯納米層間通道中的運動吸附情況。兩種吸附狀態(tài)的離子通過不同的共振頻率被區(qū)分出來。與其他多孔炭材料不同，由于石墨烯特殊的層狀結(jié)構(gòu)強吸附狀態(tài)的BF4—陰離子是材料中陰離子主要組成部分，在儲能過程中將起到主導作用。
　　通過對石墨烯電容器施加一系列電壓極電（0