柔性石墨烯薄膜的制備及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2024-11-03 03:32
基于石墨烯電極材料的超級(jí)電容器由于具有使用壽命長、功率密度高、大功率充放電過程中安全性能好等優(yōu)點(diǎn)在近年來受到廣泛的研究。但是相對(duì)較低的能量密度限制了其在諸多領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,在不損失石墨烯電極材料的倍率性能和功率密度的前提下,提升石墨烯基超級(jí)電容器的能量密度仍然是儲(chǔ)能領(lǐng)域研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本論文以提升超級(jí)電容器能量密度為最終目標(biāo),利用具有高倍率性能的石墨烯材料作為電極骨架,通過非共價(jià)修飾的方式將具有法拉第贗電容活性的有機(jī)分子復(fù)合到電極骨架中,從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)分子功能化柔性石墨烯水凝膠薄膜的制備。并對(duì)功能化石墨烯水凝膠薄膜在鋅離子混合超級(jí)電容器和對(duì)稱超級(jí)電容器中的電化學(xué)性能進(jìn)行了探究,具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）采用低溫綠色的還原手段制備獲得具有魚鱗狀微觀形貌的苝四甲酸二酐分子（PTCDA）功能化石墨烯水凝膠薄膜。由于充放電過程中PTCDA分子烯醇化反應(yīng)的發(fā)生,電極材料贗電容性能得到顯著增強(qiáng),以PTCDA/rGO水凝膠薄膜作為陰極的鋅離子混合超級(jí)電容器展示出162.8 mAh g-1的放電容量和最高可達(dá)120.5Wh kg-1的能量密度。此外在石墨烯...
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 超級(jí)電容器
1.2.1 超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理
1.2.1.1 雙電層電容
1.2.1.2 贗電容
1.2.2 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)分類
1.3 石墨烯的基本性質(zhì)及制備方法
1.3.1 石墨烯的基本性質(zhì)
1.3.2 石墨烯的制備方法
1.3.2.1 化學(xué)還原法制備石墨烯
1.3.2.2 熱還原法制備石墨烯
1.3.2.3 電化學(xué)還原法制備石墨烯
1.4 石墨烯水凝膠電極在超級(jí)電容器中的研究進(jìn)展
1.4.1 微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.4.2 異質(zhì)元素?fù)诫s在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.4.3 活性材料復(fù)合在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.5 論文選題思路及主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及表征
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及表征設(shè)備
2.3 表征方法
2.3.1 掃描電子顯微鏡
2.3.2 X射線光電子能譜
2.3.3 激光拉曼光譜
2.3.4 X射線衍射圖譜
2.3.5 氮?dú)馕綔y(cè)試
2.3.6 四探針測(cè)試
2.4 電化學(xué)測(cè)試方法
2.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試
2.4.2 恒電流充放電測(cè)試
2.4.3 電化學(xué)阻抗譜測(cè)試
第三章 魚鱗狀PTCDA/rGO水凝膠薄膜的制備及其在鋅離子混合超級(jí)電容器中的應(yīng)用
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 電極材料設(shè)計(jì)思路
3.2.2 電極材料的制備
3.2.2.1 GO的制備
3.2.2.2 PTCDA/rGO水凝膠薄膜的制備
3.2.3 器件組裝及電化學(xué)測(cè)試
3.2.4 DFT計(jì)算
3.2.5 計(jì)算公式
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 材料特征分析
3.3.1.1 SEM分析
3.3.1.2 XRD和 Raman分析
3.3.1.3 XPS分析
3.3.1.4 比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)分析
3.3.1.5 四探針、接觸角分析和機(jī)械性能展示
3.3.2 電化學(xué)性能分析
3.3.2.1 性能評(píng)估
3.3.2.2 儲(chǔ)能機(jī)理分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 PTCDA/rGO水凝膠薄膜在對(duì)稱超級(jí)電容器中的應(yīng)用及柔性固態(tài)器件性能研究
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 電極材料制備
4.2.2 電化學(xué)測(cè)試及器件組裝
4.2.3 計(jì)算公式
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 對(duì)稱超級(jí)電容器電化學(xué)性能評(píng)估
4.3.2 柔性固態(tài)器件電化學(xué)性能評(píng)估
4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
5.1 全文總結(jié)
5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
本文編號(hào)：4010612
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 超級(jí)電容器
1.2.1 超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理
1.2.1.1 雙電層電容
1.2.1.2 贗電容
1.2.2 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)分類
1.3 石墨烯的基本性質(zhì)及制備方法
1.3.1 石墨烯的基本性質(zhì)
1.3.2 石墨烯的制備方法
1.3.2.1 化學(xué)還原法制備石墨烯
1.3.2.2 熱還原法制備石墨烯
1.3.2.3 電化學(xué)還原法制備石墨烯
1.4 石墨烯水凝膠電極在超級(jí)電容器中的研究進(jìn)展
1.4.1 微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.4.2 異質(zhì)元素?fù)诫s在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.4.3 活性材料復(fù)合在石墨烯水凝膠電極中的應(yīng)用
1.5 論文選題思路及主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及表征
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及表征設(shè)備
2.3 表征方法
2.3.1 掃描電子顯微鏡
2.3.2 X射線光電子能譜
2.3.3 激光拉曼光譜
2.3.4 X射線衍射圖譜
2.3.5 氮?dú)馕綔y(cè)試
2.3.6 四探針測(cè)試
2.4 電化學(xué)測(cè)試方法
2.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試
2.4.2 恒電流充放電測(cè)試
2.4.3 電化學(xué)阻抗譜測(cè)試
第三章 魚鱗狀PTCDA/rGO水凝膠薄膜的制備及其在鋅離子混合超級(jí)電容器中的應(yīng)用
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 電極材料設(shè)計(jì)思路
3.2.2 電極材料的制備
3.2.2.1 GO的制備
3.2.2.2 PTCDA/rGO水凝膠薄膜的制備
3.2.3 器件組裝及電化學(xué)測(cè)試
3.2.4 DFT計(jì)算
3.2.5 計(jì)算公式
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 材料特征分析
3.3.1.1 SEM分析
3.3.1.2 XRD和 Raman分析
3.3.1.3 XPS分析
3.3.1.4 比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)分析
3.3.1.5 四探針、接觸角分析和機(jī)械性能展示
3.3.2 電化學(xué)性能分析
3.3.2.1 性能評(píng)估
3.3.2.2 儲(chǔ)能機(jī)理分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 PTCDA/rGO水凝膠薄膜在對(duì)稱超級(jí)電容器中的應(yīng)用及柔性固態(tài)器件性能研究
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 電極材料制備
4.2.2 電化學(xué)測(cè)試及器件組裝
4.2.3 計(jì)算公式
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 對(duì)稱超級(jí)電容器電化學(xué)性能評(píng)估
4.3.2 柔性固態(tài)器件電化學(xué)性能評(píng)估
4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
5.1 全文總結(jié)
5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
本文編號(hào)：4010612
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