石墨烯基材料制備及其對(duì)稱-混合型超級(jí)電容性能研究.pdf

1、作為一種新型儲(chǔ)能裝置，超級(jí)電容器以其工作溫度范圍廣，循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電速率快等諸多優(yōu)點(diǎn)引起了能源領(lǐng)域廣泛關(guān)注。而作為決定超級(jí)電容器性能的主要因素之一的電極材料更成為爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。石墨烯作為一種新型的二維材料在電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)方面都顯示出巨大的應(yīng)用潛力。特別是其較高的比表面積（理論上為2630 m2 g-1）可提供高達(dá)550F/g的理論比容量，更使它成為科研界的寵兒。
　　本文采用改良的Hummers法制備得到氧化石墨（GO

2、），加入了Zn(NO3)2和NH4HCO3的氧化石墨，在經(jīng)過熱還原的方式以及相應(yīng)的后續(xù)處理后，制備出具有高表觀密度的還原氧化石墨烯（RGO-HD）電極材料并利用XRD、SEM、FT-IR、TEM、TG、BET比表面積測(cè)試法對(duì)材料的結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性能進(jìn)行表征。將該電極材料分別組裝成對(duì)稱型以及與 Ni(OH)2組成非對(duì)稱型超級(jí)電容器并利用循環(huán)伏安（CV）測(cè)試、恒流充放電（CD）測(cè)試、交流阻抗(EIS)測(cè)試對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能表征。研究表明，該

3、方法制備的電極材料具有1.42 g/cm3的高表觀密度。在6M KOH電解液中，該電極材料在組裝的對(duì)稱型超級(jí)電容器中，即使在10A/g的電流密度下也能夠提供128 F/g的比容量。將高密度還原氧化石墨烯與Ni(OH)2組成非對(duì)稱超級(jí)電容器并測(cè)試得出，在電流密度為10A/g時(shí)材料比容量為50 F/g。超級(jí)電容器的功率密度和能量密度分別為10.1kW/kg和12.7Wh/kg。
　　將氧化石墨與商用活性碳以1:1、1:3、和1:5不同

4、質(zhì)量配比分別在乙醇與水按照體積比為1:1的溶液中進(jìn)行水熱處理，分別得到石墨烯/活性炭復(fù)合材料GAC1、GAC2和GAC3。與上述測(cè)試方法相似，對(duì)材料的物理化學(xué)性質(zhì)以及電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，結(jié)果表明當(dāng)石墨烯與活性炭比例為1:5時(shí)，二者之間發(fā)生的復(fù)合效果最佳，得到多孔結(jié)構(gòu)材料，材料顯示出最優(yōu)的電化學(xué)性能，在1A/g、2A/g、5A/g和10A/g的電流密度下容量可達(dá)到190F/g、180 F/g、150 F/g和120 F/g，循環(huán)穩(wěn)定性能達(dá)