石墨烯對(duì)碳材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)行為的調(diào)控作用研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種高功率型儲(chǔ)能元件，較低的能量密度制約了其應(yīng)用空間。多孔炭材料是目前常用的超級(jí)電容器電極材料，其豐富的孔結(jié)構(gòu)提供了超大的比表面積，有助于提高超級(jí)電容器的能量特性，但是復(fù)雜的孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致較大的離子擴(kuò)散阻力，進(jìn)而降低了功率特性。傳統(tǒng)的對(duì)孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化集中于采用模板技術(shù)調(diào)節(jié)碳材料的孔結(jié)構(gòu)，在達(dá)到高比表面積的同時(shí)提高功率特性，但是這種方法具有成本高、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)一種新的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控方法或得到一種新結(jié)構(gòu)碳材料是目前的研究重點(diǎn)

2、?；谝陨夏康?，本文提出和設(shè)計(jì)了一種新型碳材料結(jié)構(gòu)調(diào)控方法。利用石墨烯的二維結(jié)構(gòu)特征及大的比表面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)炭化過(guò)程的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)碳材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控。本文的主要工作包括以下兩點(diǎn)：
　　在有機(jī)高分子或聚合物的炭化過(guò)程中引入石墨烯，利用氧化石墨烯表面豐富的含氧官能團(tuán)與高分子官能團(tuán)之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)聚合物分子在石墨烯表面的均勻分散并限制了加熱過(guò)程中聚合物以及熱分解形成的碳顆粒的聚集，從而得到了一種以外表面為主同時(shí)兼具大比表面積的碳

3、材料。這種外表面結(jié)構(gòu)使得離子無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的傳質(zhì)過(guò)程便可在材料表面形成雙電層，石墨烯的加入也提高了材料的導(dǎo)電性，因而具有高的倍率性能，與此同時(shí)，大的比表面積保證了較高的容量特性。
　　為了在進(jìn)一步提高材料容量特性的同時(shí)不降低其功率性能，我們利用石墨烯作為基體，氧化鎳作模板，樹(shù)脂為碳源，在石墨烯表面炭化形成具有層次孔結(jié)構(gòu)的碳材料。利用石墨烯的二維表面對(duì)炭化過(guò)程的干涉作用，在其兩側(cè)形成很薄的層次孔碳結(jié)構(gòu)，保證了高的離子傳輸特性；同時(shí)層次