基于二氧化錳和碳基材料的復(fù)合電容材料制備及性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種近年來得到廣泛研究的儲(chǔ)存電能的器件，對(duì)其研究主要集中在電極材料的選取和制備。碳納米材料、金屬性活潑的氧化物、具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的聚合物和由它們構(gòu)成的復(fù)合物是高性能電容器的重要電極原料。獲得高效的復(fù)合電極原料是目前電容器研究的核心，本論文是將制備的三維自支撐碳納米管/碳纖維異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)與二氧化錳結(jié)合形成復(fù)合材料，并將該復(fù)合材料用于自支撐超級(jí)電容器的電極材料，經(jīng)過測(cè)試儀器的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該電極原料擁有優(yōu)異的電容效應(yīng)。另外，并用該電極材

2、料組裝對(duì)稱的超級(jí)電容器，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)該對(duì)稱電容器具有很好的柔韌性和穩(wěn)定性。
　　本論文中，首先利用電紡技術(shù)制得摻雜乙酰丙酮鐵的聚丙烯腈納米纖維，再將所得到的納米纖維碳化得到碳纖維。最后以碳纖維為基底、乙酰丙酮鐵為催化劑，在800℃的反應(yīng)溫度下，使用CVD方法獲得自支撐的CNTs/CNF。所制備的碳纖維/碳納米管具有高的導(dǎo)電率(1250 S/cm)、大的比表面積和優(yōu)異的柔韌性。在中性的高錳酸鉀溶液中反應(yīng)0.5h的CNTs/CNF

3、并獲得CNTs/CNF/MnO2,通過計(jì)算CNTs/CNF/MnO2復(fù)合電極材料在掃描速率是5 mVs-1時(shí)的比容量高達(dá)517 Fg-1,另外用GCD方法測(cè)試比電容1000次后仍保留初始值的75％，即表現(xiàn)出優(yōu)秀的電容重復(fù)性。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)并測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)在具有相同活性質(zhì)量的CNTs/CNF/MnO2復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于CNF/MnO2復(fù)合電極材料。最終，使用兩片CNTs/CNF/MnO2復(fù)合電極原料構(gòu)造了對(duì)稱的高性能電容器，該對(duì)