碳-硫復(fù)合薄膜的制備與儲(chǔ)能研究.pdf

1、碳材料一直是能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換器件中的重要組分，石墨烯的發(fā)現(xiàn)引起了碳材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的新高潮。碳基薄膜材料作為碳納米材料的宏觀二維材料，由于具有良好的宏觀可操作性，在柔性儲(chǔ)能器件等領(lǐng)域具有重要地位。但制備出合適結(jié)構(gòu)的碳基薄膜材料及尋找相應(yīng)的應(yīng)用出口制約著其發(fā)展。為解決上述問題，本文從高分散性納米硫出發(fā)，制備出不同硫含量的氧化石墨烯/硫薄膜(GO/S)以及多壁碳納米管/硫復(fù)合薄膜(CNT/S)，并探索了其在儲(chǔ)能器件中應(yīng)用的可能性。
　

2、　本文的主要內(nèi)容包括：
　　制備的GO/S薄膜中納米硫均勻分散在氧化石墨烯片層上，并發(fā)現(xiàn)納米硫有利于復(fù)合薄膜機(jī)械性能的提升；隨后選取SiO2和TiO2代替納米硫制備復(fù)合薄膜，同樣發(fā)現(xiàn)薄膜機(jī)械性能有所提升。因此提出了一種不依靠化學(xué)鍵作用力提高氧化石墨烯基薄膜機(jī)械性能的方法。在制備出 CNT/S薄膜的過程中還發(fā)現(xiàn)納米硫的存在改變了復(fù)合薄膜的孔隙率從而提升了其疏水性能。
　　GO/S薄膜因具有良好機(jī)械性能而具有作為柔性電容器電極材

3、料的潛力。將其熱處理還原后發(fā)現(xiàn)機(jī)械性能和親水性被破壞，在水系電容器中電容性能極差。為了進(jìn)一步尋找柔性電容器的合適電極材料，用碳納米管替代納米硫后自組裝制備得到復(fù)合薄膜，并利用HI還原復(fù)合薄膜以保持其機(jī)械性能和親水性，發(fā)現(xiàn)碳納米管的加入大幅提高了石墨烯基薄膜在水系電容器中的電化學(xué)性能。
　　CNT/S薄膜中納米硫均勻牢固的吸附在碳納米管上，讓薄膜的網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)更加致密，因此被用來作為鋰硫電池中的多硫化物阻隔層。研究發(fā)現(xiàn)， CNT/S