石墨烯基Fe-Ni復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器，是一種儲能機(jī)理介于傳統(tǒng)電容元件和化學(xué)電池之間的新的儲能元件。近年來，超級電容器電極材料的研究熱點(diǎn)是將碳基材料產(chǎn)生的雙層電容與導(dǎo)電活性物質(zhì)產(chǎn)生的法拉第贗電容結(jié)合起來。石墨烯與金屬氧化物復(fù)合材料作為電容器電極材料同時具有兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，石墨烯大的表面積和豐富的含氧官能團(tuán)使金屬氧化物納米顆粒附著在石墨烯的表面成為可能，而金屬氧化物可以利用其優(yōu)異的導(dǎo)電性能來實(shí)現(xiàn)自身的法拉第贗電容，此外金屬氧化物納米顆粒的引入，降低了石墨烯片層之間的

2、范德瓦耳斯力，抑制了其在充放電過程中發(fā)生的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而使石墨烯的大的比表面積得以保留。本文主要研究石墨烯與四氧化三鐵復(fù)合材料以及與氧化鎳的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它們的電容性能。主要內(nèi)容分為三部分：
　?。?）氧化石墨及氧化石墨烯（GO）的制備與表征。采用改性的Hummers方法制備氧化石墨，并且研究了高錳酸鉀量加入量對制備的氧化石墨的影響。結(jié)果顯示隨著高錳酸鉀量的增加（由3g增加到6g）的過程中，氧化石墨的衍射峰位出現(xiàn)一個先升高

3、再降低的過程，當(dāng)天然石墨、硝酸鈉、高錳酸鉀的質(zhì)量比例為1:1:5時制備的氧化石墨的衍射峰最高，指示此時其性能最好。隨后采用兩種還原方法制備石墨烯，分別是高溫?zé)徇€原和檸檬三酸鈉綠色還原，并研究了兩種方法制備的石墨烯有何異同，結(jié)果顯示檸檬酸鈉還原得到的石墨烯比普通氮?dú)獗Ｗo(hù)下高溫還原得到的石墨烯的缺陷少。
　?。?）四氧化三鐵/石墨烯（Fe3O4/G）復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究。以氧化石墨為前驅(qū)體，F(xiàn)eCl3·6H2O為鐵源，

4、乙二醇作溶劑采用溶劑熱法制備四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合材料。實(shí)驗過程中通過改變FeCl3·6H2O加入量制備了不同含量比的四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合物，并研究它們作為電極材料的電極性能并與純四氧化三鐵電化學(xué)性能進(jìn)行比較，實(shí)驗表明，復(fù)合材料的比電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四氧化三鐵納米顆粒的比電容，其中復(fù)合材料FG1-2（FeCl3·6H2O和GO的質(zhì)量比為1:2時制備復(fù)合材料命名為FG1-2）性能最優(yōu)越，在掃描速率為5mvs-1時比電容為236.4F/g，且具

5、有很好的循環(huán)穩(wěn)定性，在循環(huán)1000次后比電容剩余率為93.1％。
　　(3)NiO/G復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究。以六水合硝酸鎳為鎳源，GO為制備石墨烯原料，尿素為沉淀劑，先采用水熱法制備出復(fù)合物前驅(qū)體（GO/Ni（OH）2）再采用在氬氣氛圍下高溫煅燒制備出NiO/G復(fù)合材料；并研究復(fù)合材料（NiO與GO相對質(zhì)量不同的情況下的復(fù)合材料）作為超級電容器電極材料電容性能與純NiO納米材料電容性能進(jìn)行比較。實(shí)驗表明，復(fù)合材料的