鐵/錳氧化物石墨烯復合材料超級電容器的研究
發(fā)布時間：2024-06-29 12:47
石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的一種新型炭質(zhì)材料,也是自然界已知材料中最薄的一種,具有一些獨特的物理特性。自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,引起了科學界的關(guān)注,純石墨烯的超級電容器是典型的雙電層電容器,具有循環(huán)次數(shù)高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,缺點是能量密度低。贗電容電容器能量密度高,在實際研究中,石墨烯與金屬氧化物復合,金屬氧化物能為整個體系帶來額外的贗電容,同時,石墨烯能夠提高金屬氧化物的導電性。此外,水熱法制備還原氧化石墨烯(rGO)、制備石墨烯復合材料是低成本、高效率的方法,具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛在可能。 本文研究了水熱法制備鐵、錳氧化物與石墨烯復合物的過程。探討了納米材料的形成機理,原料、石墨烯對納米棒形成的影響、復合材料中石墨烯的含量對于電極的電化學性能的影響。 實驗結(jié)果表明：形成FeOOH/rGO復合材料的水熱過程中,氧化石墨烯(GO)不僅作為氧化劑氧化了Fe2+,而且還為FeOOH納米晶體生長提供了基面,納米棒在石墨烯的表面層層疊加,形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高了復合材料的比表面積。CH3COONa的存在能夠促進納米棒的生長和結(jié)晶,但是并不是生成納米棒的必要因素。同時,氧化石墨烯上...
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 超級電容器電極材料研究進展
1.2.1 雙電層電容器電極材料
1.2.1.1 活性炭(AC)
1.2.1.2 活性炭纖維(ACF)
1.2.1.3 碳納米管(CNT)
1.2.1.4 炭氣凝膠(CA)
1.2.2 贗電容電容器電極材料
1.3 石墨烯的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
1.3.1 機械剝離法
1.3.2 氣相沉積法
1.3.3 電化學沉積法
1.3.4 氧化還原法
1.4 石墨烯與金屬復合物在超級電容器上的應(yīng)用
1.5 課題的提出及研究內(nèi)容
第二章 實驗試劑與表征手段
2.1 主要化學試劑及原材料
2.2 主要儀器設(shè)備
2.3 分析方法
2.3.1 材料的表征技術(shù)
2.3.1.1 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
2.3.1.2 原子力掃描顯微鏡(AFM)
2.3.1.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)
2.3.1.4 拉曼光譜(Raman)
2.3.1.5 X射線衍射分析(XRD)
2.3.1.6 熱重分析(TGA)
2.3.1.7 氮氣吸附脫附測試
2.3.1.8 X射線光電子能譜(XPS)
2.3.2 電化學性能測試
2.3.2.1 工作電極和對電極的制備
2.3.2.2 循環(huán)伏安測試(Cyclic Voltammetry)
2.3.2.3 恒電流充放電測試(Galvanostatic Charge and Discharge)
第三章 水熱法制FeOOH/石墨烯復合材料及其電化學性能
3.1 引言
3.2 實驗部分
3.2.1 氧化石墨烯的制備
3.2.2 FeOOH與石墨烯復合材料的制備
3.2.3 水合肼還原氧化石墨烯(rGO)的制備
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 氧化石墨烯的分散性及還原結(jié)構(gòu)
3.3.2 FeOOH/石墨烯復合材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成分析
3.3.3 空氣、熱回流對復合材料形成的影響
3.3.4 FeOOH/石墨烯復合材料的形成機理
3.3.5 FeOOH/石墨烯復合材料電極的電化學性能
3.4 本章小結(jié)
第四章 水熱法制MnOx/石墨烯復合材料及其電化學性能
4.1 引言
4.2 實驗過程
4.2.1 MnO2的制備
4.2.2 MnOx/GO的制備
4.2.3 MnOx/rGO的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 反應(yīng)溫度及石墨烯的含量對復合材料形貌的影響
4.3.2 反應(yīng)溫度、石墨烯的含量對復合材料的結(jié)晶度、成分的影響
4.3.3 MnOxrGO3vl以及MnOxrGOlvl復合材料的電化學性能
4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 石墨烯與鐵氧化物復合材料
5.2 石墨烯與錳氧化物復合材料
參考文獻
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表情況
致謝
本文編號：3997578
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 超級電容器電極材料研究進展
1.2.1 雙電層電容器電極材料
1.2.1.1 活性炭(AC)
1.2.1.2 活性炭纖維(ACF)
1.2.1.3 碳納米管(CNT)
1.2.1.4 炭氣凝膠(CA)
1.2.2 贗電容電容器電極材料
1.3 石墨烯的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
1.3.1 機械剝離法
1.3.2 氣相沉積法
1.3.3 電化學沉積法
1.3.4 氧化還原法
1.4 石墨烯與金屬復合物在超級電容器上的應(yīng)用
1.5 課題的提出及研究內(nèi)容
第二章 實驗試劑與表征手段
2.1 主要化學試劑及原材料
2.2 主要儀器設(shè)備
2.3 分析方法
2.3.1 材料的表征技術(shù)
2.3.1.1 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
2.3.1.2 原子力掃描顯微鏡(AFM)
2.3.1.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)
2.3.1.4 拉曼光譜(Raman)
2.3.1.5 X射線衍射分析(XRD)
2.3.1.6 熱重分析(TGA)
2.3.1.7 氮氣吸附脫附測試
2.3.1.8 X射線光電子能譜(XPS)
2.3.2 電化學性能測試
2.3.2.1 工作電極和對電極的制備
2.3.2.2 循環(huán)伏安測試(Cyclic Voltammetry)
2.3.2.3 恒電流充放電測試(Galvanostatic Charge and Discharge)
第三章 水熱法制FeOOH/石墨烯復合材料及其電化學性能
3.1 引言
3.2 實驗部分
3.2.1 氧化石墨烯的制備
3.2.2 FeOOH與石墨烯復合材料的制備
3.2.3 水合肼還原氧化石墨烯(rGO)的制備
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 氧化石墨烯的分散性及還原結(jié)構(gòu)
3.3.2 FeOOH/石墨烯復合材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成分析
3.3.3 空氣、熱回流對復合材料形成的影響
3.3.4 FeOOH/石墨烯復合材料的形成機理
3.3.5 FeOOH/石墨烯復合材料電極的電化學性能
3.4 本章小結(jié)
第四章 水熱法制MnOx/石墨烯復合材料及其電化學性能
4.1 引言
4.2 實驗過程
4.2.1 MnO2的制備
4.2.2 MnOx/GO的制備
4.2.3 MnOx/rGO的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 反應(yīng)溫度及石墨烯的含量對復合材料形貌的影響
4.3.2 反應(yīng)溫度、石墨烯的含量對復合材料的結(jié)晶度、成分的影響
4.3.3 MnOxrGO3vl以及MnOxrGOlvl復合材料的電化學性能
4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 石墨烯與鐵氧化物復合材料
5.2 石墨烯與錳氧化物復合材料
參考文獻
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表情況
致謝
本文編號：3997578
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