印制式石墨烯基微型超級(jí)電容器的研究.pdf

1、微型超級(jí)電容器是一種基于電化學(xué)電容實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的微型能量存儲(chǔ)器件，可作為能量存儲(chǔ)單元應(yīng)用于便攜式電子器件中。目前，微型超級(jí)電容器的研究雖然有很大的進(jìn)展，但仍然存在基體選擇性小、比電容量小、阻抗大和循環(huán)壽命短等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)新型高效的柔性微型超級(jí)電容器成為當(dāng)前研究者的工作熱點(diǎn)。石墨烯是一種具有六角網(wǎng)狀晶格的二維材料。在室溫下，它具有大比表面積、高載流子遷移率、高導(dǎo)電性和高比容量等特點(diǎn)，是制備叉指結(jié)構(gòu)微型超級(jí)電容器的重要材料之一，同時(shí)石墨烯的

2、二維平面結(jié)構(gòu)使其成為良好的修飾基體，能與多種半導(dǎo)體材料進(jìn)行復(fù)合。
　　本文通過改進(jìn)石墨烯材料和采用平面叉指構(gòu)型，極大地縮短了電解液離子的傳輸距離，從而改善了石墨烯微型超級(jí)電容器的電容性能。首先，本文采用濕化學(xué)法制備還原氧化石墨烯（rGO）和磺化處理的還原氧化石墨烯（S-rGO）作為電極材料。通過表征分析可知：S-rGO出現(xiàn)了很多褶皺和邊緣卷曲現(xiàn)象，形成了一定的孔隙，從而有利于電解質(zhì)的滲入，確保了其良好的電容性能，將得到的rGO和S

3、-rGO配制成油墨，采用凹版印刷技術(shù)印制成叉指結(jié)構(gòu)微型超級(jí)電容器。在25μA/cm2的電流密度下，rGO和S-rGO微型超級(jí)電容器的比電容值分別為1.52 mF/cm2和2.88 mF/cm2，可以得出S-rGO叉指電極其比電容值優(yōu)于rGO叉指電極。其次，為了進(jìn)一步增加rGO叉指電極的電容性能。本文采用生物分子輔助水熱合成法合成MoS2/rGO復(fù)合材料作為電極材料。通過表征分析：MoS2/rGO復(fù)合材料為三維納米“花狀”結(jié)構(gòu)，有利于活性

4、材料與電解質(zhì)的接觸，同時(shí)MoS2有著優(yōu)異的電容特性，保證了其復(fù)合材料優(yōu)良的電容性能。采用凹版印刷技術(shù)印制成MoS2/rGO叉指結(jié)構(gòu)微型超級(jí)電容器，在35μA/cm2的電流密度下，其比電容值為6.56 mF/cm2，且能量密度為0.58 mWh/cm3時(shí)，功率密度為13.4 mW/cm3?？梢缘贸鲇捎贛oS2的引入和其復(fù)合材料的特殊結(jié)構(gòu)，其電容性能得到了進(jìn)一步提高。本文創(chuàng)新地采用凹版印刷技術(shù)制備活性物質(zhì)負(fù)載量較高的石墨烯基叉指結(jié)構(gòu)微型超級(jí)