石墨烯-金屬氧化物復(fù)合電極材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、由于具有超高的比表面積、卓越的熱導(dǎo)率、優(yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械性能等特點(diǎn)，石墨烯作為超級(jí)電容器電極材料展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。但由于石墨烯極易團(tuán)聚，降低了其比表面積，導(dǎo)致電容量減小。有效的解決方法之一就是將石墨烯和金屬氧化物結(jié)合，石墨烯的褶皺結(jié)構(gòu)有利于離子電子的快速傳輸，促進(jìn)電解液和電極材料充分接觸，而金屬氧化物具有高的理論比電容，能夠進(jìn)行快速可逆的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)協(xié)同效應(yīng)可以制備出具有優(yōu)異電化學(xué)性能的復(fù)合材料。作為電極材料，石墨烯基復(fù)合材料具有

2、很大的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。
　　本文從石墨烯的制備入手，研究了石墨烯的電化學(xué)性能，并采用溶劑熱法分別制備了石墨烯和MnO2、NiO的復(fù)合材料，以期提高復(fù)合材料的電容量。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）對(duì)Hummers法制備氧化石墨烯進(jìn)行了改進(jìn)，采用可膨脹石墨代替天然鱗片石墨，得到氧化程度更高、厚度更為均勻的氧化石墨烯，用200℃~800℃不同的溫度熱還原氧化石墨烯，得到一系列不同氧化程度的石墨烯，分析討論退火溫度對(duì)石墨烯

3、結(jié)構(gòu)中含氧官能團(tuán)以及電化學(xué)性能的影響。電化學(xué)測(cè)試表明在200℃熱還原得到的石墨烯，在電流密度為1A/g時(shí)比電容可達(dá)286F/g，隨著退火溫度的升高，得到的石墨烯的比電容逐漸降低。
　?。?）采用溶劑熱法以及簡(jiǎn)單的熱處理制備了石墨烯/MnO2復(fù)合材料，并且研究了投料比、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間等溶劑熱條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果顯示，當(dāng)石墨烯和乙酸錳的比例為1:8、溶劑熱反應(yīng)溫度為160℃、反應(yīng)時(shí)間為8h時(shí)，制備的石墨烯/MnO2

4、復(fù)合材料的電化學(xué)性能最好，在電流密度為1A/g時(shí)，比電容達(dá)到445F/g，而且在以100mV/s的掃描速率掃描5000次后，仍能保持93.6％的比電容，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　?。?）氧化鎳作為一種贗電容活性材料，由于來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，得到越來(lái)越多的研究者的青睞，但NiO導(dǎo)電性相對(duì)較差，這在一定程上限制了其實(shí)際應(yīng)用。我們采用溶劑熱法制備出前驅(qū)體，然后高溫退火處理得到最終產(chǎn)物 G/NiO復(fù)合材料，該復(fù)合材料在電流密度為1A/g時(shí)