石墨烯基復(fù)合材料制備及超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為近年來(lái)最受關(guān)注的潔凈能源裝置之一，具有功率密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)通信設(shè)備及交通設(shè)備的首選能源存儲(chǔ)裝置。石墨烯是超級(jí)電容器電極材料的最佳候選材料之一，近些年來(lái)倍受關(guān)注，然而石墨烯的一些弊端，如團(tuán)聚現(xiàn)象，零能帶隙等嚴(yán)重制約著石墨烯電極材料的商業(yè)化進(jìn)程，且現(xiàn)階段石墨烯電極材料電容量普遍不高。本文提出以提高石墨烯基超級(jí)電容器電極材料比容量等性質(zhì)為突破口，通過(guò)一系列摻雜等手段對(duì)石墨烯進(jìn)行優(yōu)化與改性并進(jìn)行電化學(xué)性能的測(cè)定。

2、測(cè)試數(shù)據(jù)表明，通過(guò)水熱法合成的復(fù)合材料擁有良好的超級(jí)電容器性能，比容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率等均與報(bào)道的超電電極材料相媲美，甚至更優(yōu)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在傳統(tǒng)Hummers方法基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，制備氧化石墨烯(GO)分散液。SEM、TEM結(jié)果顯示GO形貌呈透明絮狀結(jié)構(gòu)，層數(shù)較少。GO只有一個(gè)XRD衍射峰、結(jié)晶度良好、層間距較大。Raman結(jié)果顯示，氧化石墨烯D峰、G峰顯著變低、變?nèi)?，具有較高的無(wú)序度，并產(chǎn)生了一定的缺陷。紅外光

3、譜分析得出通過(guò)實(shí)驗(yàn)處理已將石墨成功氧化，石墨表面出現(xiàn)了羧基、羥基等含氧基團(tuán)，具有一定的親水性。⑵采用自制的氧化石墨烯作為前驅(qū)體，碳管、活性炭和三聚氰胺作為媒介，制備Nitrogen-doped Graphene/CNTs/AC(NGCA)復(fù)合材料。SEM、TEM、XPS和BET等結(jié)果表明碳管、活性炭插層于石墨烯片層之間，抑制了石墨烯的聚集。氮原子成功引入到了石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，缺陷值較大，結(jié)構(gòu)疏松多孔。循環(huán)伏安、恒電流充放電、電化學(xué)阻抗

4、等電化學(xué)表征顯示NGCA電化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異，在0.5A/g時(shí)，比電容可達(dá)到750F/g，5A/g條件循環(huán)兩千次仍有81%的比電容，且電化學(xué)阻抗低，倍率性能良好。⑶采用自制的氧化石墨烯作為前驅(qū)體，鉬酸鈉為鉬源，硫脲為硫源，制備Nitrogen-doped Graphene/MoS2(NGM)復(fù)合材料。SEM、TEM、XPS和BET等分析數(shù)據(jù)證實(shí)了MoS2等已成功復(fù)合到石墨烯表面。循環(huán)伏安等電化學(xué)表征顯示NGM電化學(xué)性能良好，1A/g電流密度下