二維高分子自組裝制備三維多孔材料及其在 超級電容器中的潛在應用研究.pdf

1、超級電容器，一種新型的能源存儲-轉換器件，因其功率密度高、充放電速率快和循環(huán)壽命長等特點，而被廣泛研究。眾所周知，超級電容器的性能由電極材料的本質(zhì)決定，所以在過去十年內(nèi)，具有良好電化學活性的電極材料的開發(fā)一直是該領域研究的重點。研究者們嘗試通過不同的化學和/或物理方法控制電極材料的結構，從而提高其電化學性能。本文主要是通過二維高分子的自組裝，制備結構可控的三維多孔復合材料，并研究其作為超級電容器電極材料的潛在應用，具體內(nèi)容如下：

2、　　1：以三維氮摻雜石墨烯基希夫堿多級孔碳作為電極材料，研究作為超級電容器電極材料的電化學性能。這項研究中，二維材料—氧化石墨烯通過水熱還原反應，脫去部分含氧官能團，在石墨烯π-π作用力下自組裝成三維石墨烯氣凝膠（GA）。我們以丙二胺修飾GA，使得氣凝膠上富含氨基，再利用氨基石墨烯氣凝膠為模板，通過吸附苯二甲醛和三聚氰胺及其在三維石墨烯大孔中的希夫堿（Schiff-base）反應，得到在三維石墨烯基多孔復合物。
　　然后將得到的三

3、維石墨烯基多孔復合物進行高溫碳化，得到了三維氮摻雜石墨烯基多級孔碳材料，該復合材料不僅保持了三維大孔結構，并且具有高含氮量和高比表面積；通過三電極體系電化學性能測試發(fā)現(xiàn)該復合材料在0.1A g-1的電流密度下具有335F g-1的高比電容量，并且分別在1A g-1和10A g-1下循環(huán)10000圈之后仍保持100%的比電容量，具有極高的穩(wěn)定性。
　　2：以負載垂直結構的聚吡咯納米片的三維泡沫鎳作為柔性超級電容器的電極材料，并和商用

4、活性炭組裝成非對稱柔性固態(tài)超級電容器，研究器件性能:將洗凈的三維泡沫鎳浸泡在吡咯的水和乙醇混合溶液中，通過溶劑揮發(fā)，吡咯和水在泡沫鎳表面形成“海島”結構，并用過硫酸銨作為催化劑引發(fā)泡沫鎳表面的吡咯的氧化聚合，得到二維片狀的聚吡咯，二維聚吡咯進一步組裝排列，形成聚吡咯垂直片結構。這種制備垂直片結構的方法優(yōu)點在于操作簡單、綠色環(huán)保，并且不需要昂貴的儀器。
　　利用聚吡咯和泡沫鎳的柔性，我們將該三維復合材料制備成柔性電極，并和商用活性炭