RGO-Ppy-FCN3-復(fù)合膜及氮修飾RGO-Co3O4復(fù)合材料的制備與超級電容器性能.pdf

1、超級電容器作為新型儲能設(shè)備，具有循環(huán)壽命長、原理簡單、電荷運輸能力強(qiáng)等優(yōu)點，為21世紀(jì)日益增加的能源需求提供了一個極具前景的選擇。電極材料的優(yōu)劣是影響超級電容器性能的關(guān)鍵因素，分為碳材料、導(dǎo)電聚合物和金屬氧化物，但這些材料單獨使用時存在諸多缺陷。如石墨烯是一種具有二維片層結(jié)構(gòu)的碳材料，具有比表面積大、導(dǎo)電性優(yōu)異等特點，但其比電容較低；聚吡咯(Ppy)作為一種典型的導(dǎo)電聚合物，具有較好的電容性能且對環(huán)境友好，但 Ppy的循環(huán)穩(wěn)定性和機(jī)械性

2、能較差；四氧化三鈷(Co3O4)是一種過渡金屬氧化物，其理論比電容高達(dá)3560 F/g，但其導(dǎo)電性及循環(huán)穩(wěn)定性較差。鑒于單一材料各有優(yōu)缺點，所以本論文以石墨烯及氮修飾石墨烯為基底，分別與Ppy、Co3O4結(jié)合，取長補(bǔ)短，以得到更為理想的復(fù)合電極材料。本論文研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用單極脈沖電化學(xué)沉積法在石墨烯(RGO)修飾的鉑基體上制備了電活性石墨烯/聚吡咯/鐵氰根(RGO/Ppy/FCN3-)復(fù)合膜。通過傅立葉變換紅外(FT

3、-IR)光譜、掃描電鏡(SEM)和X射線能譜(EDS)研究了復(fù)合膜的組成及其表面形貌，并用恒電流充放電、電化學(xué)阻抗(EIS)和循環(huán)伏安(CV)等測試復(fù)合膜的電容性能與循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)果表明：RGO/Ppy/FCN3-復(fù)合膜為三維多孔球狀結(jié)構(gòu)；在電流密度為2 A/g時，RGO/Ppy/FCN3-復(fù)合膜的比容量可達(dá)337.5 F/g；在2000次循環(huán)伏安掃描過程中，復(fù)合膜電容量維持在70％左右。因此，RGO/Ppy/FCN3-復(fù)合膜具有良好的

4、電容器性能，是一種新型的超級電容器電極材料。
　　(2)采用水熱法通過改變氨基含量合成形貌可控的氨基修飾石墨烯前驅(qū)體，再經(jīng)過高溫煅燒得到氨基修飾RGO/Co3O4復(fù)合材料。實驗結(jié)果表明：氨基及石墨碳含量決定Co3O4/NH2-Gs復(fù)合材料的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。制備得到的樣品中，Co3O4/NH2-G(2)材料表現(xiàn)出良好的超級電容器性能，電流密度為1 A/g、15 A/g時比電容分別為2108.4、1356.7 F/g；充放電穩(wěn)定性測

5、試表明，材料在5 A/g電流密度下循環(huán)800次后容量保持率達(dá)64%。由此可得，Co3O4/NH2-G(2)材料的比表面積大、導(dǎo)電性好、顆粒尺寸小和循環(huán)穩(wěn)定性好，是理想的超級電容器電極材料。
　　(3)采用不同方法制備不同種類氮修飾石墨烯前驅(qū)體，再經(jīng)過高溫煅燒得到不同種類氮修飾RGO/Co3O4復(fù)合材料。實驗結(jié)果表明：不同種類N修飾RGO/Co3O4復(fù)合材料的電容性能各不相同，其中，Co3O4/N-RGO550 ℃樣品中氨基氮的含量