石墨烯基超級(jí)電容器：電極材料制備及儲(chǔ)能機(jī)理研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種綠色儲(chǔ)能器件,其性能主要依賴于電極材料。石墨烯作為sp2雜化碳質(zhì)材料的基元單位,具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物化特性,使得其在超級(jí)電容器領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。盡管目前石墨烯的結(jié)構(gòu)特征和物化性質(zhì)可以得到有效調(diào)控,然而其作為超級(jí)電容器電極材料的實(shí)際比電容均與理論值存在一定差距,能量密度偏低。針對(duì)這些不足,本論文主要以石墨烯基碳質(zhì)材料作為超級(jí)電容器電極材料,探討其電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理,可控構(gòu)建結(jié)構(gòu)獨(dú)特的電極材料,使其性能得以優(yōu)化,

2、組裝高性能超級(jí)電容器。
　　在石墨烯基碳質(zhì)電極材料儲(chǔ)能機(jī)制方面:(1)論文以兩種極限結(jié)構(gòu)石墨烯基碳質(zhì)材料作為模板電極材料,考察了它們?cè)谒惦娊庖褐械碾娀瘜W(xué)特性,提出表面化學(xué)是影響完全外表面無孔炭電化學(xué)性能的決定因素,孔結(jié)構(gòu)決定了完全內(nèi)表面微孔炭的電化學(xué)行為,孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)協(xié)同影響其電容特性。(2)全面考察了微觀結(jié)構(gòu)、比表面積和含氧官能團(tuán)對(duì)層次孔石墨烯宏觀體電化學(xué)性能的影響,通過提高電極材料表面含氧官能團(tuán)的濃度,可增加電極材料的親

3、水特性,降低電解質(zhì)離子的擴(kuò)散阻力,提高電極材料的比電容和倍率性能。
　　在超級(jí)電容器電極材料可控制備及應(yīng)用方面:(1)以結(jié)構(gòu)致密但孔隙發(fā)達(dá)的高密度多孔石墨烯宏觀體直接作為超級(jí)電容器電極材料,其表現(xiàn)出超高體積比電容,并組裝了高體積能量密度超級(jí)電容器。依據(jù)相同的脫水機(jī)制,以石墨烯宏觀體作為支撐骨架,均勻負(fù)載金屬氧化物納米粒子,利用溶液浸漬法制備了超高密度的RuO2/石墨烯復(fù)合宏觀體,二者的協(xié)同儲(chǔ)能效應(yīng)確保了該復(fù)合材料具有超高體積能量密