本文關(guān)鍵詞：鈷基石墨烯復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 鈷 石墨烯 電沉積 超級(jí)電容器 析氧反應(yīng)

【摘要】：鈷基石墨烯復(fù)合材料在超級(jí)電容器、燃料電池、電解水、鋰離子電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于鈷基石墨烯復(fù)合材料電化學(xué)性能較好且較廉價(jià),是最有望在相關(guān)領(lǐng)域取代貴金屬材料的電極材料之一。本文旨在滿(mǎn)足高效析氧反應(yīng)和高性能超級(jí)電容器的需求,利用綠色高效的電沉積法來(lái)構(gòu)造新型結(jié)構(gòu)的鈷基石墨烯復(fù)合材料。首先,使用二步電沉積法成功制備了CoS@eRG (electrochemically reduced graphene)復(fù)合電極。硫化鈷石墨烯薄層由硫化鈷納米片和石墨烯納米片相互交叉生長(zhǎng)而成且具有開(kāi)放的孔道,復(fù)合薄層材料厚約1 μm。以1 A/g電流密度充放電時(shí),硫化鈷石墨烯復(fù)合電極的比電容高達(dá)3386 F/g,是硫化鈷電極的2.6倍。組裝成的硫化鈷石墨烯||活性炭非對(duì)稱(chēng)電容器的能量密度可達(dá)29Wh/kg,其功率密度可達(dá)40kW/kg,并且以1 A/g的電流密度持續(xù)充放電10000次后仍能保持70%的電容。其次,使用二步電沉積法制備了NixCo2xOH6x@eRG復(fù)合電極。鈷鎳氫氧化物所形成的納米片狀物的厚度大約為10-20 nm,并且石墨烯片與鈷鎳氫氧化物納米片緊密結(jié)合。氫氧化鈷鎳石墨烯電極的塔菲爾斜率為67mV/dec,比氫氧化鈷鎳電極下降了15.2%。達(dá)到10 mA/cm2的析氧電流密度,氫氧化鈷鎳石墨烯電極所需的過(guò)電勢(shì)僅為280 mV,比氫氧化鈷鎳電極降低12.5%。最后,采用電沉積法和煅燒法制備了NiCo2O4@eRG電極,在1 A/g充放電時(shí),NiCo2O4@eRG電極的比電容為1076 F/g,是NiCo2O4電極的1.9倍。在大電流20 A/g充放電時(shí),NiCo2O4@eRG電極的電容保留率是80.2%,而NiCo2O4僅是62.7%。氧化鈷鎳石墨烯電極在10 A/g的大電流下持續(xù)充放電1000次之后仍能保留初始比電容的84%,顯示出較高的循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：鈷 石墨烯 電沉積 超級(jí)電容器 析氧反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;O646
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-23
• 1.1 鈷基石墨烯復(fù)合材料10-13
• 1.1.1 鈷基電極材料簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.2 石墨烯簡(jiǎn)介11-12
• 1.1.3 鈷基石墨烯復(fù)合材料的制備12-13
• 1.2 鈷基石墨烯復(fù)合材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用13-17
• 1.2.1 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介13-16
• 1.2.2 鈷基石墨烯復(fù)合材料在超級(jí)電容器中的研究進(jìn)展16-17
• 1.3 鈷基石墨烯復(fù)合材料在析氧反應(yīng)中的應(yīng)用17-21
• 1.3.1 析氧反應(yīng)簡(jiǎn)介17-20
• 1.3.2 鈷基石墨烯復(fù)合材料在析氧反應(yīng)中的研究進(jìn)展20-21
• 1.4 本論文的選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容21-23
• 2 硫化鈷石墨烯復(fù)合電極的制備及其電容性能研究23-46
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分23-27
• 2.1.1 主要儀器與材料23-24
• 2.1.2 硫化鈷石墨烯復(fù)合電極的制備24-26
• 2.1.3 非對(duì)稱(chēng)電容器的組裝26
• 2.1.4 電極材料的表征26
• 2.1.5 電化學(xué)性能測(cè)試26-27
• 2.2 結(jié)果與討論27-45
• 2.2.1 復(fù)合材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與組成分析27-35
• 2.2.2 硫化鈷石墨烯電極的電容性能研究35-41
• 2.2.3 非對(duì)稱(chēng)電容器組裝與性能研究41-45
• 2.3 本章小結(jié)45-46
• 3 氫氧化鈷鎳石墨烯復(fù)合電極的制備及其析氧性能研究46-66
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分46-49
• 3.1.1 主要儀器與材料46-47
• 3.1.2 鈷鎳雙金屬氫氧化物石墨烯復(fù)合電極的制備47-48
• 3.1.3 電極材料的表征48-49
• 3.1.4 電化學(xué)性能測(cè)試49
• 3.2 結(jié)果與討論49-65
• 3.2.1 電極材料的結(jié)構(gòu)與形貌分析49-53
• 3.2.2 電沉積條件對(duì)析氧性能的影響53-55
• 3.2.3 鈷鎳摩爾比對(duì)電化學(xué)性能的影響55-58
• 3.2.4 氫氧化鈷鎳石墨烯復(fù)合電極的析氧性能58-65
• 3.3 本章小結(jié)65-66
• 4 氧化鈷鎳石墨烯復(fù)合電極的制備及其電容性能研究66-78
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分66-68
• 4.1.1 主要儀器與材料66-67
• 4.1.2 氧化鈷鎳石墨烯復(fù)合電極的制備67-68
• 4.1.3 電極材料的表征68
• 4.1.4 電化學(xué)性能測(cè)試68
• 4.2 結(jié)果與討論68-76
• 4.2.1 電極材料的結(jié)構(gòu)與形貌分析68-72
• 4.2.2 氧化鈷鎳石墨烯電極的電容性能72-76
• 4.3 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-79
• 創(chuàng)新點(diǎn)與展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況87-88
• 致謝88-89

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開(kāi)發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

6 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀(guān)察;2010年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢(qián)文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)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

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢(qián)林茂;;石墨烯的微觀(guān)摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1104618