石墨烯-碳納米管復(fù)合3D膜電極制備及其在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405528713110南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文石墨烯石墨烯碳納米管復(fù)碳納米管復(fù)合3D膜電極制備及其在儲(chǔ)能方面膜電極制備及其在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用的應(yīng)用Theelectrodepreparationofthegraphenecarbonnanotube3Dcompositestheapplicationinenergystage胡金火培養(yǎng)單位（院、系）：南昌大學(xué)化學(xué)學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：楊震宇教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科

2、門類：理學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：化學(xué)論文答辯日期：2016年5月30日答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：2016年月日摘要I摘要石墨烯和碳納米管是碳家族中較為典型的代表，二者組成的復(fù)合材料因能夠發(fā)揮其協(xié)同效應(yīng)及形成良好的3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，近年來受到越來越多的科研工作者的青睞。本工作通過將氧化石墨烯(GO)和碳納米管(CNTs)超聲分散、靜電噴霧成膜，繼而光波還原等過程，制備出石墨烯碳納米管(RGOCNTs)的復(fù)合材料，然后將其作為儲(chǔ)能器件電極(如雙電層電容器

3、及鋰離子電池)，主要內(nèi)容如下：1、利用改進(jìn)Hummers法將起始原料8000目石墨粉制備出氧化石墨烯乙醇懸浮液，之后稱量不同質(zhì)量的單壁碳納米管將其與制備好的氧化石墨乙醇烯懸浮液在超聲處理器中進(jìn)行超聲復(fù)合，得到三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)的復(fù)合材料，接著采用靜電噴霧技術(shù)將氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)復(fù)合材料噴涂于基底上制備氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)復(fù)合材料薄膜，繼而光波還原10分鐘得到石墨烯碳納米管(RG

4、OCNTs)的3D復(fù)合薄膜。通過熱重分析(TGA)、傅里葉紅外分光光度計(jì)(IR)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、比表面及孔徑分布(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)等測(cè)試手段對(duì)石墨烯碳納米管(RGOCNTs)的微觀形貌、組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明：三種不同比例的石墨烯碳納米管(RGOCNTs)復(fù)合材料中，RGOCNTs10%的性能最佳，具有良好了3D導(dǎo)電網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較好的協(xié)同效應(yīng)。2、將

5、三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)乙醇膠體溶液噴涂于不銹鋼基底，經(jīng)過光波還原之后并組裝成超級(jí)電容器，采用循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電技術(shù)(CC)、電化學(xué)阻抗譜技術(shù)(EIS)等電化學(xué)測(cè)試方法監(jiān)測(cè)該3D膜電極材料的電化學(xué)電容性能。結(jié)果表明：三種復(fù)合材料中，RGOCNTs10%作為超級(jí)電容器的電極表現(xiàn)出較優(yōu)異的電化學(xué)性能，當(dāng)電流密度為0.2Ag時(shí)，其比容量的數(shù)值為390.4Fg，當(dāng)電流密度增加到40.0Ag時(shí)，其比容量數(shù)值仍能夠

6、達(dá)到101.6Fg，而且研究發(fā)現(xiàn)，在電流密度為1.0Ag時(shí)且經(jīng)過一萬次循環(huán)后其對(duì)應(yīng)的比容量的數(shù)值仍維持在90%以上。3、將三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)乙醇膠體溶液噴涂于銅箔基底，經(jīng)過光波還原并以鋰片為負(fù)極組裝成扣式電池(2025)，采用循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(CC)、電化學(xué)交流阻抗技術(shù)(EIS)等電化學(xué)測(cè)試方法研究該3D膜電極相關(guān)電化學(xué)性能。結(jié)果表明：三種復(fù)合材料中，RGOCNTs10%作為鋰電池的電極表現(xiàn)出較