石墨烯基Fe-Ni復合材料的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器，是一種儲能機理介于傳統(tǒng)電容元件和化學電池之間的新的儲能元件。近年來，超級電容器電極材料的研究熱點是將碳基材料產(chǎn)生的雙層電容與導電活性物質(zhì)產(chǎn)生的法拉第贗電容結(jié)合起來。石墨烯與金屬氧化物復合材料作為電容器電極材料同時具有兩種材料的優(yōu)點，石墨烯大的表面積和豐富的含氧官能團使金屬氧化物納米顆粒附著在石墨烯的表面成為可能，而金屬氧化物可以利用其優(yōu)異的導電性能來實現(xiàn)自身的法拉第贗電容，此外金屬氧化物納米顆粒的引入，降低了石墨烯片層之間的

2、范德瓦耳斯力，抑制了其在充放電過程中發(fā)生的團聚現(xiàn)象，從而使石墨烯的大的比表面積得以保留。本文主要研究石墨烯與四氧化三鐵復合材料以及與氧化鎳的復合材料的結(jié)構特點以及它們的電容性能。主要內(nèi)容分為三部分：
　?。?）氧化石墨及氧化石墨烯（GO）的制備與表征。采用改性的Hummers方法制備氧化石墨，并且研究了高錳酸鉀量加入量對制備的氧化石墨的影響。結(jié)果顯示隨著高錳酸鉀量的增加（由3g增加到6g）的過程中，氧化石墨的衍射峰位出現(xiàn)一個先升高

3、再降低的過程，當天然石墨、硝酸鈉、高錳酸鉀的質(zhì)量比例為1:1:5時制備的氧化石墨的衍射峰最高，指示此時其性能最好。隨后采用兩種還原方法制備石墨烯，分別是高溫熱還原和檸檬三酸鈉綠色還原，并研究了兩種方法制備的石墨烯有何異同，結(jié)果顯示檸檬酸鈉還原得到的石墨烯比普通氮氣保護下高溫還原得到的石墨烯的缺陷少。
　?。?）四氧化三鐵/石墨烯（Fe3O4/G）復合材料的制備及其超級電容器性能研究。以氧化石墨為前驅(qū)體，F(xiàn)eCl3·6H2O為鐵源，

4、乙二醇作溶劑采用溶劑熱法制備四氧化三鐵/石墨烯復合材料。實驗過程中通過改變FeCl3·6H2O加入量制備了不同含量比的四氧化三鐵/石墨烯復合物，并研究它們作為電極材料的電極性能并與純四氧化三鐵電化學性能進行比較，實驗表明，復合材料的比電容遠遠大于四氧化三鐵納米顆粒的比電容，其中復合材料FG1-2（FeCl3·6H2O和GO的質(zhì)量比為1:2時制備復合材料命名為FG1-2）性能最優(yōu)越，在掃描速率為5mvs-1時比電容為236.4F/g，且具

5、有很好的循環(huán)穩(wěn)定性，在循環(huán)1000次后比電容剩余率為93.1％。
　　(3)NiO/G復合材料的制備及其超級電容器性能研究。以六水合硝酸鎳為鎳源，GO為制備石墨烯原料，尿素為沉淀劑，先采用水熱法制備出復合物前驅(qū)體（GO/Ni（OH）2）再采用在氬氣氛圍下高溫煅燒制備出NiO/G復合材料；并研究復合材料（NiO與GO相對質(zhì)量不同的情況下的復合材料）作為超級電容器電極材料電容性能與純NiO納米材料電容性能進行比較。實驗表明，復合材料的