基于石墨烯的超級(jí)電容器的制備及其電性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種有前途的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。有許多電池?zé)o法相比的優(yōu)點(diǎn)，較短的充放電時(shí)間，較長(zhǎng)充放電次數(shù)和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。石墨烯因其本身突出的性能，使其成為研究超級(jí)電容器電極材料的熱點(diǎn)，通過(guò)材料間的協(xié)同作用，引入其他材料與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，彌補(bǔ)石墨烯理論比電容的不足，是改進(jìn)材料比電容的重要手段。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、采用改良之后的hummers法，成功制備出單層石墨烯。利用氧化石墨烯為原

2、料，經(jīng)由化學(xué)還原之后，通過(guò)相關(guān)的測(cè)試手段對(duì)樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。同時(shí)研究材料的電化學(xué)性能，研究發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯經(jīng)過(guò)維生素C還原之后，石墨烯基本上是單層的，其片層結(jié)構(gòu)變小。在以6mol/L的氫氧化鉀為電解質(zhì)，電流密度為1A/g的條件下，石墨烯的最大比電容可達(dá)155F/g。
　　2、將得到的氧化石墨烯，分別在不同的溫度條件下進(jìn)行熱還原，研究不同熱還原溫度對(duì)石墨烯結(jié)構(gòu)形貌的影響，通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行電化學(xué)性能的測(cè)試，分析溫度對(duì)石墨烯電容性

3、能的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的升高，石墨烯的比電容先是增大后面減小，當(dāng)熱還原的溫度為200℃時(shí)，石墨烯的比電容達(dá)到最大260F/g。同時(shí)研究了結(jié)冰速率對(duì)冷凍干燥石墨烯結(jié)構(gòu)以及性能的影響。
　　3、系統(tǒng)研究了加入氫氧化鉀之后的氧化石墨烯，在不同溫度下，其結(jié)構(gòu)和性能的影響關(guān)系，研究了在不同處理溫度下活化石墨烯的比電容與比表面積、含氧量之間的關(guān)系。通過(guò)XPS，Raman，F(xiàn)T-IR了解材料含氧官能團(tuán)的變化，XRD，BET，SEM，T

4、EM了解材料孔結(jié)構(gòu)的變化；最后通過(guò)電化學(xué)測(cè)試手段，了解材料的電性能變化。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯的處理溫度在400℃時(shí)，材料的比電容達(dá)到最大（326F/g），當(dāng)處理溫度為800℃時(shí)，材料的比表面積達(dá)到最大3269m2/g，此時(shí)材料比電容為204F/g。
　　4、采用一步合成的方法制備氧化石墨烯與聚苯胺三維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，研究不同氧化石墨烯含量對(duì)石墨烯聚苯胺復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用FT-IR等手段表征這種復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧