電化學沉積石墨烯及其電容特性研究.pdf

1、作為一種由碳原子以sp2雜化軌道構成的單層片狀結構的新材料，在光電子學器件、超級電容器和電池等方面有著廣大的應用前景。在本文中，我們首先通過電化學的方法制備石墨烯及其衍生物。相較于其他方法而言，電化學方法制備石墨烯不需要額外的還原劑，還原過程主要是通過氧化石墨和電極之間的電子的傳遞進行。因此，它可以避免使用有毒的還原劑，也不會在產(chǎn)物中引入副產(chǎn)物。隨后我們對所制備的石墨烯及其衍生物的結構進行表征，并研究其在超級電容器方面的應用。具體研究內(nèi)

2、容如下：
　　1)通過電化學的方法將石墨烯還原并直接沉積到金屬電極上，通過對沉積產(chǎn)物的傅里葉變換紅外光譜數(shù)據(jù)和拉曼數(shù)據(jù)的分析，可以看出氧化石墨烯在電極上被有效的還原。從樣品的掃描電子顯微鏡圖中可以發(fā)現(xiàn)，制備的石墨烯薄膜為多孔結構。所制備的石墨烯電極在電流密度為0.5mAcm-2時的比容量最為126.4Fg-1。在循環(huán)伏安測試中，當掃描速率從10mVs-1增加到1000mVs-1時，石墨烯電極的比電容下降為初始值的66.9％，從13

3、1.6Fg-1下降88Fg-1，而且石墨烯在不同的掃描速率條件下的循環(huán)伏安曲線都呈現(xiàn)出很好的矩形，這說明電化學沉積得到的石墨烯薄膜具有優(yōu)異的倍率性能。
　　2)采用簡單可控的電化學方法來制備石墨烯水凝膠，水凝膠呈現(xiàn)明顯的多孔結構，從而可以促進電子和離子在電極內(nèi)的傳輸。水凝膠作為超級電容器的電極，在掃描速率在200mVs-1和3000mVs-1的掃描速率內(nèi)，循環(huán)伏安曲線都表現(xiàn)出類矩形的特點，這說明在電極界面處電荷的擴散服從雙電層機制

4、。
　　3)通過采用一步電化學方法，共沉積得到了石墨烯/硫化鎳復合結構。在沉積過程中，電極附近的氧化石墨烯失去其親水性并沉積在電極上，與此同時，硫化鎳也被沉積在電極上并與石墨烯結合形成復合結構。從循環(huán)伏安曲線和恒電流充放電曲線中可以看出，復合材料顯示出明顯的法拉第準電容特性。在前500次循環(huán)充放電過程中，復合材料的比容量下降了35.5%，而在后1500次循環(huán)充放電過程中，復合材料的比容量僅僅下降了4.6%，顯示出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性