石墨烯-金屬氧化物復合電極材料的制備及其在超級電容器中的應用.pdf

1、由于具有超高的比表面積、卓越的熱導率、優(yōu)異的導電性和機械性能等特點，石墨烯作為超級電容器電極材料展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。但由于石墨烯極易團聚，降低了其比表面積，導致電容量減小。有效的解決方法之一就是將石墨烯和金屬氧化物結(jié)合，石墨烯的褶皺結(jié)構(gòu)有利于離子電子的快速傳輸，促進電解液和電極材料充分接觸，而金屬氧化物具有高的理論比電容，能夠進行快速可逆的氧化還原反應，通過協(xié)同效應可以制備出具有優(yōu)異電化學性能的復合材料。作為電極材料，石墨烯基復合材料具有

2、很大的應用前景和研究價值。
　　本文從石墨烯的制備入手，研究了石墨烯的電化學性能，并采用溶劑熱法分別制備了石墨烯和MnO2、NiO的復合材料，以期提高復合材料的電容量。本論文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）對Hummers法制備氧化石墨烯進行了改進，采用可膨脹石墨代替天然鱗片石墨，得到氧化程度更高、厚度更為均勻的氧化石墨烯，用200℃~800℃不同的溫度熱還原氧化石墨烯，得到一系列不同氧化程度的石墨烯，分析討論退火溫度對石墨烯

3、結(jié)構(gòu)中含氧官能團以及電化學性能的影響。電化學測試表明在200℃熱還原得到的石墨烯，在電流密度為1A/g時比電容可達286F/g，隨著退火溫度的升高，得到的石墨烯的比電容逐漸降低。
　?。?）采用溶劑熱法以及簡單的熱處理制備了石墨烯/MnO2復合材料，并且研究了投料比、反應溫度以及反應時間等溶劑熱條件對復合材料性能的影響。研究結(jié)果顯示，當石墨烯和乙酸錳的比例為1:8、溶劑熱反應溫度為160℃、反應時間為8h時，制備的石墨烯/MnO2

4、復合材料的電化學性能最好，在電流密度為1A/g時，比電容達到445F/g，而且在以100mV/s的掃描速率掃描5000次后，仍能保持93.6％的比電容，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　?。?）氧化鎳作為一種贗電容活性材料，由于來源廣泛，價格低廉，得到越來越多的研究者的青睞，但NiO導電性相對較差，這在一定程上限制了其實際應用。我們采用溶劑熱法制備出前驅(qū)體，然后高溫退火處理得到最終產(chǎn)物 G/NiO復合材料，該復合材料在電流密度為1A/g時