石墨烯-MnO2復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器，由于容量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電傳輸速度快作為最有前途的電化學(xué)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)而備受關(guān)注，本論文旨在研究石墨烯及石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料的制備與作為超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)性能。以天然鱗片石墨為原料，采用Hummers法制備氧化石墨，考察H2SO4體積、KMnO4用量、不同溫度下的反應(yīng)時(shí)間等工藝因素對(duì)石墨氧化結(jié)構(gòu)的影響，高溫?zé)崤蛎浱幚頊囟葘?duì)石墨烯前驅(qū)體可剝離石墨結(jié)構(gòu)的影響，可剝離石墨在溶液中超聲后成功制備了石墨烯。X射線衍射(X

2、RD)表明，石墨烯的(002)晶面的層間距為0.348nm;傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)表明石墨烯經(jīng)還原后僅含少量的C-O基團(tuán);N2吸附-脫附(BET)表明石墨烯的比表面積為336.7m2/g;環(huán)境掃描電鏡(ESEM)表明石墨烯出現(xiàn)了褶皺與起伏狀，層層之間呈無(wú)序堆積狀態(tài);原子力顯微鏡(AFM)表明制備得到的石墨烯厚度大約在0.4-1nm之間，約為1-3層石墨烯。水浴條件下，以石墨烯做還原劑和載體，高錳酸鉀直接被石墨烯還原，不添加任何

3、其他氧化還原劑，成功制備了石墨烯/二氧化錳的復(fù)合材料。XRD表明復(fù)合材料中二氧化錳為δ-MnO2; FT-IR表明復(fù)合材料含-C=O，-OH，Mn-O，C-O-C等官能團(tuán); SEM分析表明復(fù)合材料為片層結(jié)構(gòu)，在負(fù)載有二氧化錳顆粒的情況下，并沒有改變石墨烯的片層結(jié)構(gòu)，而是在石墨烯的表面生成花狀的二氧化錳。利用循環(huán)伏安特性(CV)、恒流充放電(CD)考察了石墨烯及石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料作為對(duì)稱超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明，