本文關(guān)鍵詞：三維石墨烯基復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究

  更多相關(guān)文章： 超級(jí)電容器 石墨烯 聚苯胺 二硫化鉬 二價(jià)陽離子插層 氣凝膠

【摘要】：近年來全球能源消耗速率飛快,發(fā)展可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)備技術(shù)成為科學(xué)進(jìn)步的首要問題之一。超級(jí)電容器具有長循環(huán)壽命、快充放電速率、高功率密度等電化學(xué)優(yōu)勢(shì),在能源儲(chǔ)備領(lǐng)域顯現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景。石墨烯基復(fù)合材料可以將雙電層電容機(jī)理儲(chǔ)能和法拉第贗電容相結(jié)合,在超級(jí)電容器電極材料的研究中表現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛能。本文以石墨烯基復(fù)合氣凝膠材料——聚苯胺-石墨烯以及二硫化鉬-聚苯胺-石墨烯為研究對(duì)象,在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了深入探索：1、研究了聚苯胺-石墨烯二元復(fù)合氣凝膠電極材料。通過一種簡(jiǎn)單的陽離子插層處理可以顯著優(yōu)化復(fù)合物形貌,提高復(fù)合物電化學(xué)性能：利用二價(jià)陽離子(Ni2+,Co2+,Cu2+,Mn2+)插層氧化石墨烯,再與聚苯胺超聲混合作為水熱反應(yīng)前驅(qū)物,采用水熱法實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的還原后冷凍干燥得到最終產(chǎn)物。結(jié)果表明,陽離子插層不僅有效增加氧化石墨烯的層間距,并且優(yōu)化聚苯胺顆粒的尺寸與分布,增加復(fù)合物比表面積。復(fù)合材料中石墨烯和聚苯胺的物相均存在,陽離子改性后的二元復(fù)合物與改性前相比電化學(xué)性能有顯著提升,具體表現(xiàn)為理想的比電容值、倍率性及循環(huán)穩(wěn)定性。2、研究了二硫化鉬-聚苯胺-石墨烯三元復(fù)合氣凝膠電極材料。通過一種簡(jiǎn)單的預(yù)分散處理可以明顯增加復(fù)合物的相容性,得到協(xié)同作用下的電化學(xué)性能：在水熱法合成的二硫化鉬中原位聚合苯胺單體得到二硫化鉬-聚苯胺復(fù)合材料,將此復(fù)合材料與氧化石墨烯超聲混合后水熱處理以還原氧化石墨烯,冷凍干燥得到最終產(chǎn)物。結(jié)果表明,水熱法合成的二硫化鉬為花狀形貌,其“花瓣”有利于聚苯胺顆粒的分散,與純聚苯胺顆粒相比有效抑制其團(tuán)聚,從而增加復(fù)合物的比表面積。復(fù)合材料中三元組分均存在,石墨烯作為碳框架有效承載了二硫化鉬-聚苯胺二元復(fù)合材料,其超級(jí)電容器性能得到有效提升,具體表現(xiàn)為理想的比電容值、倍率性及循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 石墨烯 聚苯胺 二硫化鉬 二價(jià)陽離子插層 氣凝膠
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 超級(jí)電容器10-15
• 1.2.1 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介10-12
• 1.2.2 超級(jí)電容器的工作原理12-14
• 1.2.3 超級(jí)電容器的性能14-15
• 1.3 石墨烯15-18
• 1.3.1 石墨烯簡(jiǎn)介15-16
• 1.3.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.3 石墨烯的性能17-18
• 1.4 石墨烯基超級(jí)電容器研究進(jìn)展18-28
• 1.4.1 石墨烯基超級(jí)電容器電極材料的制備18-19
• 1.4.2 石墨烯基雙電層超級(jí)電容器19-24
• 1.4.3 石墨烯-聚苯胺-復(fù)合物基贗電容器24-28
• 1.5 本文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容28-30
• 第二章 復(fù)合電極的制備、表征與超級(jí)電容器性能評(píng)價(jià)30-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑30-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器30-32
• 2.2 石墨烯基復(fù)合電極材料的制備32-33
• 2.2.1 氧化石墨烯制備32-33
• 2.3 石墨烯基復(fù)合電極材料的表征33-34
• 2.4 超級(jí)電容器性能評(píng)價(jià)34-38
• 2.4.1 電化學(xué)測(cè)試體系34-35
• 2.4.2 電化學(xué)測(cè)試方法及性能評(píng)價(jià)35-38
• 第三章 PANI-rGO-M復(fù)合電極材料的制備及性能表征38-58
• 3.1 引言38-39
• 3.2 材料制備、表征及超級(jí)電容器性能測(cè)試39-41
• 3.2.1 樣品制備39-41
• 3.2.2 樣品表征41
• 3.2.3 超級(jí)電容器性能測(cè)試41
• 3.3 結(jié)果及討論41-57
• 3.3.1 氧化石墨烯(GO)的表征41-43
• 3.3.2 還原氧化石墨烯(rGO)的形貌表征43-44
• 3.3.3 PANI-rGO-M復(fù)合電極材料的表征44-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 MoS_2-PANI-rGO復(fù)合電極材料的制備及性能表征58-72
• 4.1 引言58-60
• 4.2 材料制備、表征及超級(jí)電容器性能測(cè)試60-62
• 4.2.1 樣品制備60-61
• 4.2.2 樣品表征61
• 4.2.3 超級(jí)電容器性能測(cè)試61-62
• 4.3 結(jié)果及討論62-70
• 4.3.1 MoS_2-PANI-rGO復(fù)合電極材料的表征62-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-86
• 致謝86-88
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷88-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果90

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質(zhì)超級(jí)電容器研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年15期

2 梓文;;超高能超級(jí)電容器[J];兵器材料科學(xué)與工程;2013年04期

3 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級(jí)電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

4 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級(jí)電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

5 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學(xué)超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2002年04期

6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級(jí)電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級(jí)電容器氧化物電極材料的研究進(jìn)展[J];礦冶工程;2003年02期

8 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡(jiǎn)旭宇,李志強(qiáng);超級(jí)電容器研究及其應(yīng)用[J];稀有金屬;2003年03期

9 賀福;碳(炭)材料與超級(jí)電容器[J];高科技纖維與應(yīng)用;2005年03期

10 鄧梅根,楊邦朝,胡永達(dá);卷繞式活性炭纖維布超級(jí)電容器的研究[J];功能材料;2005年08期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級(jí)電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級(jí)電容器電極材料的最新研究進(jìn)展[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財(cái);符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第15屆反應(yīng)性高分子學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要預(yù)印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚(yáng);解晶瑩;;扣式超級(jí)電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級(jí)電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風(fēng);陳永勝;;單層石墨用作超級(jí)電容器的研究[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級(jí)電容器電極材料的設(shè)計(jì)、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應(yīng)的新型超級(jí)電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級(jí)電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號(hào)：835335