石墨烯對碳材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)行為的調(diào)控作用研究.pdf

1、超級電容器作為一種高功率型儲能元件，較低的能量密度制約了其應(yīng)用空間。多孔炭材料是目前常用的超級電容器電極材料，其豐富的孔結(jié)構(gòu)提供了超大的比表面積，有助于提高超級電容器的能量特性，但是復(fù)雜的孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致較大的離子擴(kuò)散阻力，進(jìn)而降低了功率特性。傳統(tǒng)的對孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化集中于采用模板技術(shù)調(diào)節(jié)碳材料的孔結(jié)構(gòu)，在達(dá)到高比表面積的同時提高功率特性，但是這種方法具有成本高、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此開發(fā)一種新的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控方法或得到一種新結(jié)構(gòu)碳材料是目前的研究重點(diǎn)

2、?；谝陨夏康模疚奶岢龊驮O(shè)計(jì)了一種新型碳材料結(jié)構(gòu)調(diào)控方法。利用石墨烯的二維結(jié)構(gòu)特征及大的比表面積，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)炭化過程的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對碳材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控。本文的主要工作包括以下兩點(diǎn)：
　　在有機(jī)高分子或聚合物的炭化過程中引入石墨烯，利用氧化石墨烯表面豐富的含氧官能團(tuán)與高分子官能團(tuán)之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)聚合物分子在石墨烯表面的均勻分散并限制了加熱過程中聚合物以及熱分解形成的碳顆粒的聚集，從而得到了一種以外表面為主同時兼具大比表面積的碳

3、材料。這種外表面結(jié)構(gòu)使得離子無需進(jìn)行復(fù)雜的傳質(zhì)過程便可在材料表面形成雙電層，石墨烯的加入也提高了材料的導(dǎo)電性，因而具有高的倍率性能，與此同時，大的比表面積保證了較高的容量特性。
　　為了在進(jìn)一步提高材料容量特性的同時不降低其功率性能，我們利用石墨烯作為基體，氧化鎳作模板，樹脂為碳源，在石墨烯表面炭化形成具有層次孔結(jié)構(gòu)的碳材料。利用石墨烯的二維表面對炭化過程的干涉作用，在其兩側(cè)形成很薄的層次孔碳結(jié)構(gòu)，保證了高的離子傳輸特性；同時層次