本文關(guān)鍵詞：熱膨脹法制備石墨烯及其電容性能的研究　出處：《天津大學(xué)》2011年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置,它具有充電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、溫度特性好和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。電極材料的選擇對(duì)電化學(xué)電容器的性能至關(guān)重要。目前對(duì)超級(jí)電容器的研究主要集中在高性能電極材料的制備上。 以石墨烯和石墨烯基復(fù)合材料作為超級(jí)電容器的電極材料研究了其電化學(xué)性能。并針對(duì)材料的不同制備工藝研究了其對(duì)電容器電化學(xué)性能的影響。通過(guò)XRD,SEM,TEM,XPS研究了石墨烯及其復(fù)合材料的微觀(guān)形貌,結(jié)構(gòu)特性。 通過(guò)改變氧化劑用量以及反應(yīng)時(shí)間的方法對(duì)Hummers方法進(jìn)行改性研究。在濃硫酸用量為57.5ml、高錳酸鉀為10g、高溫反應(yīng)15min時(shí)得到的氧化石墨制備出的石墨烯的比容量最高,在1mA·cm-2的電流密度下電容量可達(dá)342F.g1。 Ni(OH)2是一種常用的超級(jí)電容器的電極材料,其可以提供很高的比電容。但是由于單純的Ni(OH)2材料導(dǎo)電性差、比表面比小等缺點(diǎn)不適合用作超級(jí)電容器材料。通過(guò)與碳材料的復(fù)合可以有效改善以上缺點(diǎn),本文利用氧化石墨烯與Ni(AC)2為原料制備了Ni(OH)2/石墨烯復(fù)合材料。該材料表現(xiàn)出良好的贗電容性能,在10mA·cm-2的電流密度下充分活化以后其容量可達(dá)680F.g-1經(jīng)過(guò)100次循環(huán)以后容量變?yōu)?63F.g-1衰減量?jī)H為2.5%具有高度的循環(huán)可逆性。 將碳材料用作有機(jī)相中的電容器電極材料,可以使得電容器能夠在更寬的電壓范圍內(nèi)充放電,提供更高的能量密度。本文通過(guò)組裝扣電池對(duì)石墨烯在有機(jī)溶劑中的應(yīng)用展開(kāi)研究,測(cè)試結(jié)果表明石墨烯在1mol·L-1的LiPF6(DMC+EC)中,0.01-3.5V電壓范圍內(nèi),在100mA.g-1的電流密度下首次放電比容量為1228F.g-1,充電比容量為920F.g-1,在經(jīng)過(guò)30次循環(huán)充放電以后放電容量仍可達(dá)920F.g-1,充電容量可達(dá)917F.g-1,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage device, which has fast charging speed and long cycle life. The selection of electrode materials is very important to the performance of electrochemical capacitors. At present, the research on supercapacitors is mainly focused on the preparation of high performance electrode materials. The electrochemical properties of graphene and graphene matrix composites as electrode materials for supercapacitors were studied. The effects of different preparation processes on the electrochemical properties of supercapacitors were studied by XRD. . The morphology and structural properties of graphene and its composites were investigated by SEM and TEM XPS. The modification of Hummers was studied by changing the amount of oxidant and reaction time. When the concentration of sulfuric acid was 57.5 ml, potassium permanganate was 10 g. The specific capacity of graphene prepared by graphite oxide at high temperature for 15 minutes was the highest, and the specific capacity of graphene was up to 342F.g1 at the current density of 1mA 路cm-2. Ni(OH)2 is a commonly used electrode material for supercapacitors, which can provide a high specific capacitance, but because of the poor conductivity of pure Ni(OH)2 materials. The disadvantages such as low specific surface ratio are not suitable for use as supercapacitor materials. These shortcomings can be effectively improved by compounding with carbon materials. In this paper, NiOH2 / graphene composites were prepared by using graphene oxide and Ni(AC)2 as raw materials, which showed good pseudo-capacitance properties. When fully activated at the current density of 10mA 路cm-2, its capacity can reach 680F.g-1 after 100 cycles, and then its capacity becomes 663F.g-1 attenuation of only 2.5% with height. The cyclic reversibility of the. When carbon is used as electrode material of capacitor in organic phase, capacitors can charge and discharge in a wider voltage range. In order to provide higher energy density, the application of graphene in organic solvents was studied by assembling cladding cells. The results show that graphene is in the voltage range of 0.01-3.5V in 1 mol 路L ~ (-1) LiPF6(DMC ECs. Under the current density of 100mA.g-1, the first discharge specific capacity is 1228F.g-1 and the charging capacity is 920F.g-1. After 30 cycles, the discharge capacity can still reach 920 F.g-1, and the charge capacity can reach 917 F.g-1, showing good cycling performance.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TM53

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