肼還原氧化石墨烯及α相鎳鈷氫氧化物材料的電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，超級電容器（又稱電化學(xué)電容器）因其大功率和長循環(huán)壽命的優(yōu)異特性而引起了國內(nèi)外學(xué)者廣泛的研究興趣，在大功率電器、電動車和各種便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而新型超級電容器取決于高性能電極材料的研究。在各種活性電極儲能材料中，二維片狀石墨烯結(jié)構(gòu)材料和片層鎳鈷基氫氧化物材料，因為特殊的層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電化學(xué)性能，已逐漸地被應(yīng)用于超級電容器電極活性材料的研究中。本文以上述兩種材料為研究對象，分別研究了各自材料的制備方法、形貌結(jié)

2、構(gòu)和電化學(xué)性能，并討論了了活性材料結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性能之間的機(jī)理關(guān)系。本文主要研究結(jié)果如下：
　　采用改進(jìn)的Hummers法制備出二維片狀氧化石墨烯（GO），并通過水熱肼還原法獲得還原氧化石墨烯（rGO）。實驗通過XRD、Raman光譜和FT-IR傅立葉紅外變換技術(shù)分析了rGO表面結(jié)構(gòu)特點，發(fā)現(xiàn)rGO表面存在大量含氧基團(tuán)和結(jié)構(gòu)缺陷，且研究了還原肼的加入量對其表面無序度的影響。在電化學(xué)性能分析中，GO和rGO都表現(xiàn)出典型碳材料的雙電層

3、電容性能，rGO活性材料具有比GO更好的電化學(xué)性能，且還原肼的加入量對其電化學(xué)性能有較大影響，當(dāng)實驗中還原肼的加入量為0.6 mL時，rGO在1 Ag-1的電流密度下獲得207 Fg-1的高比電容。
　　采用一種簡單易行的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法，成功地制備了組分不同而形貌結(jié)構(gòu)相近的α相雙金屬鎳鈷氫氧化物材料。這種材料具有獨(dú)特的薄片狀結(jié)構(gòu)和良好的氧化還原活性。并且相比于氫氧化鎳材料，鈷離子的引入對活性材料的循環(huán)穩(wěn)定性、比容量和倍率性能的提高都

4、有很大幫助。在1 Ag-1的電流密度下，鎳鈷組分比為1:1的Ni0.5Co0.5氫氧化物表現(xiàn)出1600 Fg-1的高比容量，并且在10 Ag-1的大電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)后還能保持為初始比電容100％的容量。進(jìn)一步通過傅立葉紅外變換技術(shù)分析了層間乙二醇分子的存在與鎳鈷氫氧化物循環(huán)穩(wěn)定性的關(guān)系，提出了鈷離子的引入使得乙二醇分子能在鎳鈷氫氧化物層間穩(wěn)定存在，而層間乙二醇分子的存在抑制了α相鎳鈷氫氧化物向β相的轉(zhuǎn)變,從而使活性材料獲得更