兩種用作超級(jí)電容材料的石墨烯復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器，通常稱為電化學(xué)電容器，在電子設(shè)備上的能量?jī)?chǔ)存和傳輸上有重要作用。超級(jí)電容器有很多優(yōu)良的性質(zhì)，如高功率密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電時(shí)間快。碳材料由于其優(yōu)良的性質(zhì)如低成本、無(wú)毒、環(huán)境友好和穩(wěn)定性，因而其被廣泛用于超級(jí)電容器研究。在碳材料家族中，石墨烯具有高的比表面積、良好的導(dǎo)電性、較高的理論電容容量等優(yōu)良性質(zhì)被認(rèn)為是非常具有希望的下一代儲(chǔ)能材料。石墨烯的理論電容為550 F g-1，然而目前大部分石墨烯類超級(jí)電容器的電容都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這

2、個(gè)數(shù)值。尤其在大電流充放電時(shí)更小，在電流密度為10 A g-1時(shí)其電容僅有40 F g-1。
　　本文以氧化石墨烯(GO）為基本原料，將它分別與氮化硼、液相剝離的石墨烯（LG）進(jìn)行組裝制備了氮化硼/石墨烯（BN/RGO）、折疊石墨烯（FTG）復(fù)合材料。并將它們應(yīng)用于超級(jí)電容儲(chǔ)能研究。這些無(wú)機(jī)復(fù)合材料，有效的減少了石墨烯的團(tuán)聚、有利于電解質(zhì)溶液與電極材料的接觸。這些無(wú)機(jī)復(fù)合材料的研究為石墨烯在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用做出了前期準(zhǔn)備，具有重要的

3、科學(xué)意義。因此，石墨烯二元無(wú)機(jī)復(fù)合材料的研究在能源化工領(lǐng)域有重要的潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文的研究工作主要有以下兩點(diǎn)：
　　1.簡(jiǎn)便合成了BN/RGO。這種復(fù)合材料用于超級(jí)電容研究，在電流密度為2 A g-1時(shí)它的電容比較大，達(dá)140 F g-1；它的倍率性能非常好，在電流密度為50 A g-1電容仍然有71.5 F g-1；它的循環(huán)性能非常好，在掃描速度為200 mV s-1時(shí)循環(huán)1000圈后，電容反而增加了5.5％。這些良好的電容性

4、能說(shuō)明 BN/RGO在超級(jí)電容領(lǐng)域有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　2.將氧化石墨和液相剝離制備的石墨烯進(jìn)行組裝，然后經(jīng)過(guò)超聲和還原反應(yīng)，制備了FTG。FTG由少層石墨烯片層組成。它具有很好的結(jié)晶性、三維立體結(jié)構(gòu)和非常均一的介孔?；贔TG制備的超級(jí)電容顯示出增強(qiáng)的電化學(xué)性能。在掃描速度為1 mV s-1時(shí)，F(xiàn)TG的電容為195.4 F g-1；在掃描速度為500 mV s-1時(shí)循環(huán)8000圈，其電容仍然保持93.9%。這些結(jié)果說(shuō)明FT