超級電容器作為一種新型的電能儲存裝置，以其功率密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好等特點備受眾多研究者的關(guān)注。在眾多被研究的贗電容材料中，四氧化三鈷因其較高的理論比電容成為人們研究的熱點。石墨烯自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來，在雙電層電容材料中，就因其優(yōu)良的導(dǎo)電性和較高的理論比表面積，廣泛應(yīng)用于電化學材料中。因此，把四氧化三鈷和石墨烯復(fù)合可以有效的改進四氧化三鈷的導(dǎo)電性，提高其電容性能。 本文首先探究了四氧化三鈷的電容性能。采用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)的方法使四氧化三鈷直接負載于泡沫鎳上，通過調(diào)節(jié)負載次數(shù)改變負載量，焙燒與否改變晶型。采用電化學性能測試探究最佳負載量，且證實了無定形的材料更有利于電容性能的發(fā)揮。 其次探究了氧化石墨烯的還原程度對于電容性能的影響。采用改良的Hummers法制備氧化石墨，分別采用快速升溫熱膨脹法和電化學方法進行還原，通過EPMA、FT-IR、XPS、XRD、Raman、BET等多種表征手段，探究其氧含量、缺陷度、比表面積以及層間距對電容性能的影響。 最后制備了金屬氧化物負載于石墨烯上的復(fù)合電容材料。采用氨水作為沉淀劑負載鈷氧化物前驅(qū)體于氧化石墨烯上，接著利用高溫還原氧化石墨烯和轉(zhuǎn)化鈷氧化物前驅(qū)體為四氧化三鈷，得到四氧化三鈷/石墨烯復(fù)合材料。進一步制備了過渡金屬二元鈷氧化物負載于石墨烯上的復(fù)合材料，探究二元金屬的最佳組合以及最佳比例對于電容性能的影響。 本論文對于電容材料的制備，電容性能的改進具有一定的指導(dǎo)意義。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TM53;O611.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器簡介
        1.2.1 超級電容器電極材料及工作原理
        1.2.2 超級電容器發(fā)展狀況
        1.2.3 超級電容器應(yīng)用前景
3O₄的超級電容器材料研究進展'>    1.3 基于 Co₃O₄的超級電容器材料研究進展
        1.3.1 納米四氧化三鈷材料
        1.3.2 石墨烯材料
        1.3.3 鈷氧化物/石墨烯復(fù)合電容材料
    1.4 本文研究目的及思路
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑及儀器
        2.1.1 化學試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 電極材料的制備
3O₄納米花電容材料制備'>        2.2.1 Co₃O₄納米花電容材料制備
        2.2.2 TRGO 和 ERGO 電容材料制備
3O₄/rGO 和 MeCo_xO_y/rGO 復(fù)合電容材料制備'>        2.2.3 Co₃O₄/rGO 和 MeCo_xO_y/rGO 復(fù)合電容材料制備
    2.3 電極材料的表征
        2.3.1 電子探針元素分析（EPMA）
        2.3.2 X 射線衍射分析（XRD）
        2.3.3 比表面測定（BET）
        2.3.4 傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）
        2.3.5 拉曼光譜分析（Raman）
        2.3.6 X-射線光電子能譜分析（XPS）
        2.3.7 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.3.8 透射電子顯微鏡（TEM）
    2.4 電極材料電化學性能評價方法
        2.4.1 工作電極的制備
        2.4.2 電化學性能測試方法
3O₄納米花電容材料制備及性能評價'>第三章 Co₃O₄納米花電容材料制備及性能評價
    3.1 引言
3O₄納米花電極的制備'>    3.2 Co₃O₄納米花電極的制備
3O₄納米花電容材料結(jié)構(gòu)表征'>    3.3 Co₃O₄納米花電容材料結(jié)構(gòu)表征
3O₄納米花電容材料電化學性能測試'>    3.4 Co₃O₄納米花電容材料電化學性能測試
3O₄負載量對電化學性能影響'>        3.4.1 Co₃O₄負載量對電化學性能影響
        3.4.2 樣品 C-0.4 電極材料的電化學電容性能
    3.5 本章小結(jié)
第四章 TRGO 和 ERGO 電容材料制備及性能評價
    4.1 引言
    4.2 熱還原氧化石墨烯（TRGO）的制備及性能評價
        4.2.1 熱還原氧化石墨烯（TRGO）的制備
        4.2.2 TRGO 的表征
        4.2.3 不同還原程度的 rGO 電容材料電化學性能測試
        4.2.4 小結(jié)
    4.3 電化學還原氧化石墨烯（ERGO）的制備及性能評價
        4.3.1 電還原電解液的配制以及電極的制備
        4.3.2 電極負載質(zhì)量的探討
        4.3.3 不同還原電壓范圍的探討
        4.3.4 不同還原掃描速率的探討
        4.3.5 不同還原掃描圈數(shù)的探討
        4.3.6 計時電流法還原探討
        4.3.7 小結(jié)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 石墨烯負載金屬氧化物電容材料制備及性能評價
    5.1 引言
3O₄/rGO 的制備及性能研究'>    5.2 Co₃O₄/rGO 的制備及性能研究
3O₄/rGO 復(fù)合材料的制備'>        5.2.1 Co₃O₄/rGO 復(fù)合材料的制備
3O₄/rGO 復(fù)合材料的表征'>        5.2.2 Co₃O₄/rGO 復(fù)合材料的表征
3O₄/rGO 復(fù)合材料的電化學性能測試'>        5.2.3 Co₃O₄/rGO 復(fù)合材料的電化學性能測試
        5.2.4 小結(jié)
xO_y/rGO 的制備及性能研究'>    5.3 MeCo_xO_y/rGO 的制備及性能研究
2O₄/rGO 的制備及性能研究'>        5.3.1 MeCo₂O₄/rGO 的制備及性能研究
xO_y/rGO 的制備及性能研究'>        5.3.2 NiCo_xO_y/rGO 的制備及性能研究
2CoO_y/rGO 的制備及性能研究'>        5.3.3 Ni₂CoO_y/rGO 的制備及性能研究
        5.3.4 小結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件

【參考文獻】

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 于占軍;多層次結(jié)構(gòu)金屬氧化物超級電容器電極材料的研究[D];武漢理工大學;2010年

本文編號：2868730