石墨烯基材料制備及其對稱-混合型超級電容性能研究.pdf

1、作為一種新型儲能裝置，超級電容器以其工作溫度范圍廣，循環(huán)壽命長，充放電速率快等諸多優(yōu)點引起了能源領域廣泛關注。而作為決定超級電容器性能的主要因素之一的電極材料更成為爭相研究的熱點。石墨烯作為一種新型的二維材料在電學、光學、磁學、力學方面都顯示出巨大的應用潛力。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，在經過熱還原的方式以及相應的后續(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比表面積測試法對材料的結構及物理化學性能進行表征。將該電極材料分別組裝成對稱型以及與 Ni(OH)2組成非對稱型超級電容器并利用循環(huán)伏安（CV）測試、恒流充放電（CD）測試、交流阻抗(EIS)測試對其進行電化學性能表征。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稱型超級電容器中，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組成非對稱超級電容器并測試得出，在電流密度為10A/g時材料比容量為50 F/g。超級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、質量配比分別在乙醇與水按照體積比為1:1的溶液中進行水熱處理，分別得到石墨烯/活性炭復合材料GAC1、GAC2和GAC3。與上述測試方法相似，對材料的物理化學性質以及電化學性質進行表征，結果表明當石墨烯與活性炭比例為1:5時，二者之間發(fā)生的復合效果最佳，得到多孔結構材料，材料顯示出最優(yōu)的電化學性能，在1A/g、2A/g、5A/g和10A/g的電流密度下容量可達到190F/g、180 F/g、150 F/g和120 F/g，循環(huán)穩(wěn)定性能達