石墨烯气凝胶复合改性及其超级电容特性研究
发布时间：2023-12-29 18:05
超级电容器是一种功率密度大、实用性高、环境友好的能量储存装置。石墨烯具有高比表面积,循环稳定性以及良好的导电性等优异性能,是较理想的超级电容器电极材料,但其实际比电容较低,通过对石墨烯进行微观形貌调控,或者选择具有高法拉第准电容材料与其复合以获得更优异性能的超级电容器复合电极材料是目前研究的焦点。本文以改良hummers法制备氧化石墨(GO),分别采用溶剂热法、以抗坏血酸为还原剂的化学氧化还原法、微波消解法制备石墨烯气凝胶(GA)。同时对三种GAs进行形貌结构和电化学性能分析。研究结果表明:采用溶剂热法制备的石墨烯气凝胶(rGA)结构与性能最佳,整体呈现出薄且透明的相互交联的三维网状结构。rGA材料在6 M KOH电解液中,1 A g-1的电流密度下,单电极比电容值达285 F g-1。双电极rGA扣式电容器在经过1 000次恒流充放电后,电容保持在68 F g-1左右,电容衰减很小。在rGA的制备基础上,以氯化铵为发泡剂,制备三维多孔石墨烯气凝胶材料(PrGA)。探讨了起泡剂用量、反应温度、反应时间等实验因素对PrGA电化学性能的影响,确定了 PrGA材料的最优制备条件。研究发现,P...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 超级电容器的概述
1.2 超级电容器的分类及其应用
1.2.1 双电层电容器
1.2.2 赝电容器
1.2.3 超级电容器的应用
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.3.4 复合电极材料
1.4 石墨烯气凝胶复合材料
1.4.1 石墨烯材料
1.4.2 石墨烯气凝胶材料
1.4.3 石墨烯气凝胶复合材料
1.5 课题的意义及研究内容
1.5.1 课题意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验药品仪器以及测试方法
2.1 实验原料和仪器
2.2 电极材料形貌结构表征
2.2.1 扫描电子显微镜分析
2.2.2 XRD分析
2.2.3 透射电子显微镜分析
2.2.4 热重分析
2.2.5 FTIR分析
2.2.6 BET分析
2.3 电极材料电化学性能测试
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 交流阻抗测试
2.3.3 恒电流充放电测试
2.3.4 循环寿命测试
2.4 电极与扣式超级电容器的制备与测试
第3章 石墨烯气凝胶的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 电极材料的制备
3.2.1 氧化石墨的制备(GO)
3.2.2 石墨烯气凝胶的制备
3.3 石墨烯气凝胶材料形貌结构分析
3.3.1 SEM与TEM分析
3.3.2 X-射线衍射分析
3.3.3 傅立叶变换红外光谱分析
3.3.4 TG分析
3.3.5 BET分析
3.4 石墨烯气凝胶电极材料电化学测试
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 恒流充放电测试
3.4.3 交流阻抗测试
3.4.4 循环寿命测试
3.5 本章小结
第4章 三维多孔石墨烯气凝胶的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 氧化石墨的制备(GO)
4.2.2 三维多孔石墨烯气凝胶的制备
4.3 制备条件对PRGA电化学性能的影响
4.3.1 反应温度的影响
4.3.2 反应时间的影响
4.3.3 起泡剂的影响
4.4 PRGA材料的形貌结构分析
4.4.1 SEM分析
4.4.2 XRD分析
4.4.3 TG分析
4.4.4 BET分析
4.5 石墨烯气凝胶电极材料电化学测试
4.5.1 循环伏安测试
4.5.2 恒流充放电测试
4.5.3 交流阻抗测试
4.5.4 循环寿命测试
4.6 本章小结
第5章 三维多孔石墨烯气凝胶/氧化镍复合材料的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 氧化石墨的制备(GO)
5.2.2 石墨烯气凝胶/氧化镍复合材料的制备
5.3 复合材料形貌结构分析
5.3.1 扫描电镜分析
5.3.2 X-射线衍射分析
5.3.3 TG分析
5.4 复合材料电化学性能
5.4.1 循环伏安测试
5.4.2 恒流充放电测试
5.4.3 交流阻抗测试
5.4.4 循环寿命测试
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参与的项目以及取得的成果
本文编号：3876182
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 超级电容器的概述
1.2 超级电容器的分类及其应用
1.2.1 双电层电容器
1.2.2 赝电容器
1.2.3 超级电容器的应用
1.3 超级电容器电极材料
1.3.1 碳材料
1.3.2 金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.3.4 复合电极材料
1.4 石墨烯气凝胶复合材料
1.4.1 石墨烯材料
1.4.2 石墨烯气凝胶材料
1.4.3 石墨烯气凝胶复合材料
1.5 课题的意义及研究内容
1.5.1 课题意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验药品仪器以及测试方法
2.1 实验原料和仪器
2.2 电极材料形貌结构表征
2.2.1 扫描电子显微镜分析
2.2.2 XRD分析
2.2.3 透射电子显微镜分析
2.2.4 热重分析
2.2.5 FTIR分析
2.2.6 BET分析
2.3 电极材料电化学性能测试
2.3.1 循环伏安测试
2.3.2 交流阻抗测试
2.3.3 恒电流充放电测试
2.3.4 循环寿命测试
2.4 电极与扣式超级电容器的制备与测试
第3章 石墨烯气凝胶的制备及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 电极材料的制备
3.2.1 氧化石墨的制备(GO)
3.2.2 石墨烯气凝胶的制备
3.3 石墨烯气凝胶材料形貌结构分析
3.3.1 SEM与TEM分析
3.3.2 X-射线衍射分析
3.3.3 傅立叶变换红外光谱分析
3.3.4 TG分析
3.3.5 BET分析
3.4 石墨烯气凝胶电极材料电化学测试
3.4.1 循环伏安测试
3.4.2 恒流充放电测试
3.4.3 交流阻抗测试
3.4.4 循环寿命测试
3.5 本章小结
第4章 三维多孔石墨烯气凝胶的制备及其电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 氧化石墨的制备(GO)
4.2.2 三维多孔石墨烯气凝胶的制备
4.3 制备条件对PRGA电化学性能的影响
4.3.1 反应温度的影响
4.3.2 反应时间的影响
4.3.3 起泡剂的影响
4.4 PRGA材料的形貌结构分析
4.4.1 SEM分析
4.4.2 XRD分析
4.4.3 TG分析
4.4.4 BET分析
4.5 石墨烯气凝胶电极材料电化学测试
4.5.1 循环伏安测试
4.5.2 恒流充放电测试
4.5.3 交流阻抗测试
4.5.4 循环寿命测试
4.6 本章小结
第5章 三维多孔石墨烯气凝胶/氧化镍复合材料的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 氧化石墨的制备(GO)
5.2.2 石墨烯气凝胶/氧化镍复合材料的制备
5.3 复合材料形貌结构分析
5.3.1 扫描电镜分析
5.3.2 X-射线衍射分析
5.3.3 TG分析
5.4 复合材料电化学性能
5.4.1 循环伏安测试
5.4.2 恒流充放电测试
5.4.3 交流阻抗测试
5.4.4 循环寿命测试
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参与的项目以及取得的成果
本文编号：3876182
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