鐵納米氧化物-石墨烯復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是重要的新型儲(chǔ)能器件,具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全可靠等特點(diǎn)。但現(xiàn)有超級(jí)電容器仍受限于低能量密度，原因在于較低的比容量。本論文研究在具有較大比表面積的石墨烯表面制備復(fù)合納米鐵氧化物的技術(shù)，探索納米復(fù)合材料對(duì)于提高超級(jí)電容特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　論文研究通過(guò)水熱反應(yīng)中的金屬離子絡(luò)合一步制備均勻Fe2O3納米顆粒/多層石墨烯復(fù)合材料的方法，該方法擺脫了現(xiàn)有的通過(guò)石墨烯表面引入含氧官能團(tuán)后制備復(fù)合材料的技術(shù)。論

2、文研究了乙酸鈉、反應(yīng)溫度及填充度對(duì)制備產(chǎn)物的影響。研究結(jié)果表明：沒(méi)有乙酸鈉添加的情況下反應(yīng)產(chǎn)物為α-Fe2O3，顆粒不均勻且尺寸較大。隨著乙酸鈉添加量的增多，反應(yīng)產(chǎn)物逐漸由α-Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe2O3和γ-Fe2O3的混合物。通過(guò)降低制備溫度、提高填充度可以使亞鐵離子被氧化的程度得到抑制，從而獲得均勻γ-Fe2O3單相納米顆粒，尺寸在10nm以下。經(jīng)過(guò)VSM測(cè)試，制備的γ-Fe2O3納米顆粒/多層石墨烯復(fù)合材料具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)

3、度，良好的軟磁特性。對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果顯示其循環(huán)性能良好，在3000次充放電后仍保持原來(lái)的比電容量不變，在電流密度為0.5A/g的條件下其比電容只有6F/g。
　　采用水熱合成法在石墨烯表面制備了鈷摻雜、鈷錳摻雜氧化鐵納米顆粒，研究了不同比例摻雜氧化物的制備，對(duì)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明：隨著反應(yīng)物中鈷元素占比的提高，反應(yīng)產(chǎn)物逐漸由鐵氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)殁掕F雙金屬氫氧化物。當(dāng)反應(yīng)物中鈷離子與鐵離子的摩爾比為1:2時(shí)，獲得

4、的摻雜鐵氧化物在多層石墨烯表面沉積厚度最大。對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示在0.5A/g的電流密度下比電容達(dá)到115F/g，且5000次循環(huán)后仍保持原來(lái)比電容值的90％左右。
　　采用水熱合成法制備了層狀鈷鐵雙金屬氫氧化物/多層石墨烯復(fù)合材料。論文研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)制備產(chǎn)物的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為0.5h，得到純的片層結(jié)構(gòu)的鈷鐵雙金屬氫氧化物。隨著反應(yīng)時(shí)間增加，在片層鈷鐵雙金屬氫氧化物的周圍會(huì)生長(zhǎng)顆粒狀氧化物。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間