Ni(OH)2-C復(fù)合材料的制備及超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、氧化石墨烯和碳納米管(CNTs)都具有非常優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和光學(xué)性質(zhì),是超級(jí)電容器電極材料中最有潛力的兩種碳材料。氧化石墨烯(GO)作為石墨烯最重要的衍生物之一,同樣具有準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu),而且在片層之間含有大量的-OH、-COOH、-C=O等極性基團(tuán),可以極大的提高石墨烯的親水性,提供豐富的嵌入化學(xué)特性,有效防止層間堆疊,降低生產(chǎn)成本。碳納米管可以看做是單片碳層卷曲成管,具有獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)、納米尺寸和良好的導(dǎo)電性,去除封口的CNTs中,中

2、孔相互連接使電荷持續(xù)積累,幾乎利用了所有的有效表面積,為其在超級(jí)電容器中應(yīng)用提供了有利條件。本文采用了XRD、SEM、TEM、IR手段對(duì)制備的兩種復(fù)合材料進(jìn)行了物相分析,運(yùn)用循環(huán)伏安、交流阻抗、恒電流充放電對(duì)電極物質(zhì)進(jìn)行了電化學(xué)性能測(cè)試。
　　本文通過(guò)采用改進(jìn)的Hummers法與超聲波作用首先制得氧化石墨烯,然后采用水熱合成法制備氫氧化鎳/氧化石墨烯復(fù)合物。研究表明,制得的氧化石墨烯表面較粗糙,不完全是單片層結(jié)構(gòu),存在多個(gè)單片層的

3、疊加,呈現(xiàn)明顯的雙電層電容特性,在5mA·cm-2放電電流密度下,放電比容量達(dá)到112F·g-1;氫氧化鎳/氧化石墨烯復(fù)合物中含氧官能團(tuán)表征明顯,氫氧化鎳結(jié)晶良好,以β-Ni(OH)2形式存在,最優(yōu)合成比的復(fù)合材料贗電容特性明顯,穩(wěn)定放電比容量達(dá)到816F·g-1,性能遠(yuǎn)在普通石墨之上。
　　本論文采用兩步法制備了氫氧化鎳/碳納米管復(fù)合材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了研究。研究顯示,所制備的氫氧化鎳/碳納米管復(fù)合材料相對(duì)于碳納米管,管

4、徑明顯變大,電化學(xué)性能有了顯著提升。其中最優(yōu)條件制備的復(fù)合材料循環(huán)伏安及恒電流充放電測(cè)試顯示出贗電容特性,在2A·g-1放電電流密度下比容量達(dá)到924.4F·g-1,相對(duì)于碳納米管的雙電層電容16F·g-1有了相當(dāng)大的的提高。
　　分別將氫氧化鎳/氧化石墨烯和氫氧化鎳/碳納米管復(fù)合材料與活性炭電極組裝成非對(duì)稱型超級(jí)電容器,考察了其電化學(xué)性能,研究表明Ni(OH)2-GO//AC展現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性;Ni(OH)2-CNT//AC