二維高分子自組裝制備三維多孔材料及其在 超級(jí)電容器中的潛在應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器，一種新型的能源存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)換器件，因其功率密度高、充放電速率快和循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，而被廣泛研究。眾所周知，超級(jí)電容器的性能由電極材料的本質(zhì)決定，所以在過去十年內(nèi)，具有良好電化學(xué)活性的電極材料的開發(fā)一直是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。研究者們嘗試通過不同的化學(xué)和/或物理方法控制電極材料的結(jié)構(gòu)，從而提高其電化學(xué)性能。本文主要是通過二維高分子的自組裝，制備結(jié)構(gòu)可控的三維多孔復(fù)合材料，并研究其作為超級(jí)電容器電極材料的潛在應(yīng)用，具體內(nèi)容如下：

2、　　1：以三維氮摻雜石墨烯基希夫堿多級(jí)孔碳作為電極材料，研究作為超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)性能。這項(xiàng)研究中，二維材料—氧化石墨烯通過水熱還原反應(yīng)，脫去部分含氧官能團(tuán)，在石墨烯π-π作用力下自組裝成三維石墨烯氣凝膠（GA）。我們以丙二胺修飾GA，使得氣凝膠上富含氨基，再利用氨基石墨烯氣凝膠為模板，通過吸附苯二甲醛和三聚氰胺及其在三維石墨烯大孔中的希夫堿（Schiff-base）反應(yīng)，得到在三維石墨烯基多孔復(fù)合物。
　　然后將得到的三

3、維石墨烯基多孔復(fù)合物進(jìn)行高溫碳化，得到了三維氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔碳材料，該復(fù)合材料不僅保持了三維大孔結(jié)構(gòu)，并且具有高含氮量和高比表面積；通過三電極體系電化學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料在0.1A g-1的電流密度下具有335F g-1的高比電容量，并且分別在1A g-1和10A g-1下循環(huán)10000圈之后仍保持100%的比電容量，具有極高的穩(wěn)定性。
　　2：以負(fù)載垂直結(jié)構(gòu)的聚吡咯納米片的三維泡沫鎳作為柔性超級(jí)電容器的電極材料，并和商用

4、活性炭組裝成非對(duì)稱柔性固態(tài)超級(jí)電容器，研究器件性能:將洗凈的三維泡沫鎳浸泡在吡咯的水和乙醇混合溶液中，通過溶劑揮發(fā)，吡咯和水在泡沫鎳表面形成“海島”結(jié)構(gòu)，并用過硫酸銨作為催化劑引發(fā)泡沫鎳表面的吡咯的氧化聚合，得到二維片狀的聚吡咯，二維聚吡咯進(jìn)一步組裝排列，形成聚吡咯垂直片結(jié)構(gòu)。這種制備垂直片結(jié)構(gòu)的方法優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、綠色環(huán)保，并且不需要昂貴的儀器。
　　利用聚吡咯和泡沫鎳的柔性，我們將該三維復(fù)合材料制備成柔性電極，并和商用活性炭