氧化石墨烯的還原及其在超級電容器活性炭電極中的應(yīng)用研究.pdf

1、超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子二次電池之間的一種新型的儲能器件，具有比鋰離子電池高的功率密度、優(yōu)異的循環(huán)性能而在電化學(xué)儲能領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注?；钚蕴坑捎趤碓磸V泛、成本低及電化學(xué)性能穩(wěn)定而被認(rèn)為是商業(yè)化前景最大的雙電層電容器電極材料，但是活性炭含有SP3雜化的碳原子，導(dǎo)致其電子遷移率比較低，故在超級電容器電極制備過程中需加入乙炔黑等導(dǎo)電劑以增加電極材料的導(dǎo)電性。石墨烯是碳原子以二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排列起來的新型炭材料，具有高電導(dǎo)率和高電子遷

2、移率而在電化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛研究。本文旨在通過在活性炭(AC)中添加石墨烯提高AC電極材料的電化學(xué)性能。
　　 為此，本文以氧化石墨為原料，采用NaBH4化學(xué)還原和氮?dú)獗Ｗo(hù)下的熱還原制備石墨烯，探討了還原劑含量和還原溫度對還原石墨烯的比表面積、結(jié)構(gòu)和形貌的影響;采用干法和濕法將石墨烯添加到AC中，通過恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗研究了添加石墨烯的AC電極材料的電化學(xué)行為。
　　 結(jié)構(gòu)分析表明，采用NaBH4還原制備的石墨

3、烯(NaBH4-rGO)為明顯的皺褶形貌，隨著還原劑含量的增加NaBH4-rGO片層逐漸變小，NaBH4-rGO的團(tuán)聚變得明顯，形貌也變得不規(guī)則，層間距由GO的0.822nm減小為NaBH4-rGO-12的0.358nm;采用熱還原制備的石墨烯(TRGO)也為片狀形貌，隨著熱還原溫度的升高TRGO片層剝離的程度變大，層間距由GO的0.822nm減小為TRGO-600的0.336nm。
　　 恒流充放電測試表明，在AC中添加石墨烯

4、可以增加電極材料在無機(jī)電解液和有機(jī)電解液中的質(zhì)量比電容。其中采用干法添加5wt％ TRGO-500的AC電極，在有機(jī)電解液中電流密度為1 mA/cm2時的比電容為134.6F/g，比添加乙炔黑的AC電極的比電容(114.1F/g)提高18％，添加5wt％ NaBH4-rGO-10的AC電極，在有機(jī)電解液中的比電容為143.8F/g，比添加相同含量乙炔黑的AC電極的比電容提高26％;采用濕法添加石墨烯的AC電極AC-rGO-2-1，在無機(jī)