石墨烯負(fù)載鎳鹽類電極材料的制備及其超電性能.pdf

1、超級(jí)電容器，是一種新型儲(chǔ)能器件，它具有傳統(tǒng)儲(chǔ)能裝置（傳統(tǒng)電容器和傳統(tǒng)電池）所不具備的優(yōu)秀性能，例如充放電速度快、使用壽命長(zhǎng)和較高的功率密度等，因此被廣泛研究并在微電子器件、大型設(shè)備的電源、小型電動(dòng)汽車電源等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。超級(jí)電容器又稱電化學(xué)超級(jí)電容器，主要由電極、電解液和隔膜三大部分組成，電極材料是其中關(guān)鍵部分，過(guò)渡金屬作為超級(jí)電容器的電極材料具有成本低廉，環(huán)境友好，儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯以它優(yōu)良的導(dǎo)電性、較大的比表面積等優(yōu)點(diǎn)近年

2、來(lái)受到廣泛關(guān)注，將石墨烯與金屬氧化物復(fù)合可以綜合提高電極的電化學(xué)性能。本文主要研究過(guò)渡金屬氧化物/氫氧化物與石墨烯的復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能，主要內(nèi)容如下：
　　1.以氯化鎳和鉬酸鈉為原料，乙二醇和去離子水為混合溶劑，利用微波輔助回流法制備NiMoO4納米棒。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)控反應(yīng)時(shí)間得到不同結(jié)構(gòu)的NiMoO4，利用 XRD、SEM、TEM以及電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了表征，其中反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為25分鐘形成的NiMoO4具有細(xì)長(zhǎng)且分散的結(jié)構(gòu)，

3、在1 A/g時(shí)比電容可達(dá)830 F/g，同時(shí)具有較優(yōu)的倍率性能和循環(huán)性能。分析表明鉬酸鎳電極材料表現(xiàn)出優(yōu)良的電容性能，優(yōu)化調(diào)控結(jié)構(gòu)后的材料其電化學(xué)性能也得到提高。
　　2.采用改進(jìn)的Hummers方法制備氧化石墨烯，并以氧化石墨烯為前驅(qū)體，氯化鎳為鎳源，鉬酸鈉為鉬源，尿素為沉淀劑，在乙二醇與去離子水的混合溶劑中，通過(guò)微波溶劑熱法合成NiMoO4-rGO復(fù)合材料。在加熱回流的過(guò)程中氧化石墨烯被還原，鉬酸鎳均勻生長(zhǎng)在還原態(tài)石墨烯片層上

4、形成復(fù)合材料。電化學(xué)測(cè)試表明復(fù)合材料具有較高的比容量，在電流密度為1 A/g時(shí)比電容可達(dá)1274 F/g，同時(shí)復(fù)合材料也具有優(yōu)良的循環(huán)性能，在循環(huán)充放電1000圈后仍然能夠保持81％的初始比容量。結(jié)合形貌結(jié)構(gòu)的測(cè)試表征，經(jīng)分析認(rèn)為介孔的鉬酸鎳納米棒經(jīng)與石墨烯復(fù)合后比表面積增大，導(dǎo)電能力有所增強(qiáng)進(jìn)而使得復(fù)合材料的綜合電化學(xué)性能得到改善提高。
　　3.以NiMoO4-rGO為正極材料，氮摻雜的石墨烯（NG）為負(fù)極材料組裝成非對(duì)稱電容超

5、級(jí)電容器，通過(guò)循環(huán)伏安法，恒電流充放電測(cè)試及交流阻抗對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，結(jié)果表明該非對(duì)稱電容器在能量密度為30.3 Wh/kg時(shí)功率密度可達(dá)187 W/kg。將此電極材料組裝成扣式電容器，串聯(lián)兩個(gè)扣式電容器并充滿電可將電壓為1.5 V的小燈泡點(diǎn)亮。
　　4.以乙酸鈷、乙酸鎳和石墨烯為原料，尿素為沉淀劑制備了三維蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。電化學(xué)測(cè)試表明Ni(OH)2/Co(OH)2-rGO在電流密度為1 A/g時(shí)比電容可達(dá)1566