超級(jí)電容器用還原氧化石墨烯二氧化錳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能

1、分類號(hào)：TB34分類號(hào)：TB34密級(jí)：公開密級(jí)：公開UDC：：學(xué)校代碼：10127學(xué)校代碼：10127碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：超級(jí)電容器用還原氧化石墨烯二氧化錳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能英文題目英文題目：PreparationElectrochemicalPropertiesofReducedGrapheneOxideManganeneDioxideCompositesfSupercapacit學(xué)位類別學(xué)位類別：工學(xué)

2、碩士研究生姓名研究生姓名：侯淵學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：201102025學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：材料學(xué)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師：張邦文職稱職稱：教授協(xié)助指導(dǎo)教師：協(xié)助指導(dǎo)教師：邢瑞光職稱：職稱：講師2014年06月07日內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要作為一種新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器具有高功率密度與長(zhǎng)循環(huán)壽命等特點(diǎn)。因此，對(duì)超級(jí)電容器用材料特別是電極材料的研究成為當(dāng)前材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。目前電極材料主要有三大類：碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。其中，

3、針對(duì)石墨烯與二氧化錳（MnO2）的研究尤其活躍。通過(guò)材料復(fù)合，發(fā)揮各類材料的優(yōu)勢(shì)，最終達(dá)到理想的電極材料是這一領(lǐng)域的研究前沿。但這類復(fù)合材料制備路線一般較長(zhǎng)，且未能較好地利用前驅(qū)體固有特性，成為應(yīng)用上的難題。為解決此難題，本文通過(guò)一步法制備了還原氧化石墨烯MnO2（rGOM）復(fù)合材料，同時(shí)探究了電極制作工藝與水系電解液類型對(duì)電極材料電化學(xué)性能的影響。首先，采用改進(jìn)的Hummers法制得了氧化石墨烯（GO）。X射線衍射（XRD）、傅里葉紅

4、外光譜（FTIR）、Raman光譜和熱重（TG）分析等表征顯示，GO成功地制備，這為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了有利條件。其次，將GO通過(guò)低溫簡(jiǎn)單熱處理，得到低溫還原氧化石墨烯（lrGO），并制成電極，研究了壓片壓力和水系電解液類型對(duì)其電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，在壓片壓力為10MPa時(shí)，lrGO的比電容值最大，壓力過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使比電容值降低；水系電解液中，與Na2SO4相比，H2SO4電解液更有利于比電容值的提升。最后，通過(guò)水熱法，利用GO自身的

5、氧化官能團(tuán)氧化作為錳源的Mn2，一步合成了rGOM復(fù)合電極材料，采用XRD、FTIR、FESEM等測(cè)試手段進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，在rGOM復(fù)合電極材料中，rGO呈現(xiàn)褶皺的片層結(jié)構(gòu)，在片層間夾雜彌散30~60nm的無(wú)定形MnO2，而且rGO未被完全還原仍含有部分氧化官能團(tuán)。同時(shí)，通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗和恒流充放電等方法研究了rGOM的電化學(xué)性能。結(jié)果顯示，rGOM復(fù)合材料展示了較高的比電容、倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。在1Ag的電流密度下，所得r