石墨烯基復合材料制備及超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器作為近年來最受關注的潔凈能源裝置之一，具有功率密度高，循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，是未來通信設備及交通設備的首選能源存儲裝置。石墨烯是超級電容器電極材料的最佳候選材料之一，近些年來倍受關注，然而石墨烯的一些弊端，如團聚現(xiàn)象，零能帶隙等嚴重制約著石墨烯電極材料的商業(yè)化進程，且現(xiàn)階段石墨烯電極材料電容量普遍不高。本文提出以提高石墨烯基超級電容器電極材料比容量等性質為突破口，通過一系列摻雜等手段對石墨烯進行優(yōu)化與改性并進行電化學性能的測定。

2、測試數(shù)據(jù)表明，通過水熱法合成的復合材料擁有良好的超級電容器性能，比容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率等均與報道的超電電極材料相媲美，甚至更優(yōu)。
　　本研究主要內容包括：⑴在傳統(tǒng)Hummers方法基礎上進行改良，制備氧化石墨烯(GO)分散液。SEM、TEM結果顯示GO形貌呈透明絮狀結構，層數(shù)較少。GO只有一個XRD衍射峰、結晶度良好、層間距較大。Raman結果顯示，氧化石墨烯D峰、G峰顯著變低、變弱，具有較高的無序度，并產(chǎn)生了一定的缺陷。紅外光

3、譜分析得出通過實驗處理已將石墨成功氧化，石墨表面出現(xiàn)了羧基、羥基等含氧基團，具有一定的親水性。⑵采用自制的氧化石墨烯作為前驅體，碳管、活性炭和三聚氰胺作為媒介，制備Nitrogen-doped Graphene/CNTs/AC(NGCA)復合材料。SEM、TEM、XPS和BET等結果表明碳管、活性炭插層于石墨烯片層之間，抑制了石墨烯的聚集。氮原子成功引入到了石墨烯網(wǎng)絡結構當中，缺陷值較大，結構疏松多孔。循環(huán)伏安、恒電流充放電、電化學阻抗

4、等電化學表征顯示NGCA電化學性質優(yōu)異，在0.5A/g時，比電容可達到750F/g，5A/g條件循環(huán)兩千次仍有81%的比電容，且電化學阻抗低，倍率性能良好。⑶采用自制的氧化石墨烯作為前驅體，鉬酸鈉為鉬源，硫脲為硫源，制備Nitrogen-doped Graphene/MoS2(NGM)復合材料。SEM、TEM、XPS和BET等分析數(shù)據(jù)證實了MoS2等已成功復合到石墨烯表面。循環(huán)伏安等電化學表征顯示NGM電化學性能良好，1A/g電流密度下