超級電容器是一種功率密度高、使用壽命長的能量轉(zhuǎn)換和存儲裝置,但其相對較低的能量密度卻制約了它的大規(guī)模應(yīng)用,因此尋求合適的電極材料成為研究者關(guān)注的熱點之一。石墨烯作為一種新型的碳材料,理論比表面積大、導電導熱性好、機械強度高,但片層之間容易發(fā)生團聚和堆疊,使其有效比表面積減少,電化學性能受到抑制。同時,金屬氧化物和導電聚合物雖然具有更高的電容值,但其在大電流充放電過程中電阻大、穩(wěn)定性差,所以無法單獨作為電極材料使用。因此,為了彌補以上幾種材料的不足,將三種組分混合制備三元復(fù)合物是一種有效的優(yōu)化手段。在三元復(fù)合物中,石墨烯作為載體框架,不僅能夠固定其他兩種組分提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性,還能夠加速電荷傳輸?shù)乃俾?提高材料的電化學性能,而另兩種組分又可以為材料提供更大的比電容和能量密度,最終獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：（1）本文以改進Hummers法制備氧化石墨烯（GO）,并將其作為后續(xù)三元復(fù)合物的載體。同時選取聚對苯二胺作為固定組分,通過改變金屬氧化物的種類、形貌以及三種組分的比例得到不同性能的三元復(fù)合物并將其應(yīng)用于超級電容器中。（2）以一鍋煮法制備了石墨烯/SnO2/PpP... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

圖１－１雙電層電容器的原理圖ｗ??

易加工、無毒無害、比表面積大、導電性好、化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點ｔｗ。碳材料作為超級??電容器的電極材料主要遵循的是雙電層電容的機理，因此影響其電化學性能的因素主要??包括材料的比表面積和孔尺寸分布。如圖１－２所示，碳材料的循環(huán)伏安曲線具有非常規(guī)??則的矩形形狀，而其恒電流充放電曲線又呈規(guī)整的等腰Ｈ角形，這些都表明了碳材料作??為電極材料時具有很好的電容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??納米管、石墨煉Ｐｓｉ、碳凝膠Ｐ氣炭基復(fù)合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲(yún)ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??圖１－２介孔碳微球／碳納米管復(fù)合物的ＣＶ曲線（ａ）和ＧＣＤ曲線（ｂ）?Ｐｇ??導電聚合物主要遵循嚴電容的機理，具有成本低、綠色無污染、活性點處導電性高、??電壓窗口大等優(yōu)點，但其在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時碳骨架容易發(fā)生收縮和膨脹，從而導致??電極材料的降解和電化學性能的損耗ＰＷＷ。目前常見的可用于超級電容器電極材料的導??電聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和對應(yīng)的衍??生物，而將這些材料應(yīng)用于超級電容器時存在Ｈ種組裝模式［３４－３７］：?（１）兩個電極均是相??同的Ｐ型慘雜髙聚物的對稱性超級電容器

易加工、無毒無害、比表面積大、導電性好、化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點ｔｗ。碳材料作為超級??電容器的電極材料主要遵循的是雙電層電容的機理，因此影響其電化學性能的因素主要??包括材料的比表面積和孔尺寸分布。如圖１－２所示，碳材料的循環(huán)伏安曲線具有非常規(guī)??則的矩形形狀，而其恒電流充放電曲線又呈規(guī)整的等腰Ｈ角形，這些都表明了碳材料作??為電極材料時具有很好的電容性能。目前常用的碳材料主要有活性炭ＰＷ、介孔碳Ｐｉ］、碳??納米管、石墨煉Ｐｓｉ、碳凝膠Ｐ氣炭基復(fù)合材料ＰＳ１等。??（ａ）?３０??—１０?ｍ＼７￥?—?４０?ｍＶ７ｓ?｜?件）｜?１??＊?？?．８０?ｍＶ／ｓ?—１６０?ｒｏＶＶｓ?１．０?■?ｍ?ａ?ｊ??雲(yún)ｔ眺??Ａ?－?■?－?＊１？—廬?－??１?．?■?Ｉ??－０＾?０．０?０．２?０．４?０乂?０．８?０?６００?１２００?１８００?２４００?３０００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（＼）?Ｔｉｍｅ（ｓ）??圖１－２介孔碳微球／碳納米管復(fù)合物的ＣＶ曲線（ａ）和ＧＣＤ曲線（ｂ）?Ｐｇ??導電聚合物主要遵循嚴電容的機理，具有成本低、綠色無污染、活性點處導電性高、??電壓窗口大等優(yōu)點，但其在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時碳骨架容易發(fā)生收縮和膨脹，從而導致??電極材料的降解和電化學性能的損耗ＰＷＷ。目前常見的可用于超級電容器電極材料的導??電聚合物主要有聚苯胺（ＰＡＮＩ）?口?１］、聚化咯（ＰＰｙ）?口２］、聚嗟吩（ＰＴｈ）?口３］和對應(yīng)的衍??生物，而將這些材料應(yīng)用于超級電容器時存在Ｈ種組裝模式［３４－３７］：?（１）兩個電極均是相??同的Ｐ型慘雜髙聚物的對稱性超級電容器

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氧化劑對磺化石墨烯負載聚苯胺復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與電化學性能的影響[J]. 馬彪,周曉,孫敏強,王庚超.  高分子學報. 2012(09)

博士論文
[1]石墨烯負載過渡金屬氧化物及其電化學性能研究[D]. 蔣永.上海大學 2013



本文編號：3507452