石墨烯-二氧化錳復合材料的制備及其在超級電容器中的性能研究.pdf

1、超級電容器作為新型儲能裝置，具有高功率密度、快速大電流充放電、循環(huán)壽命長等特點，有著廣泛的應用。電極材料是超級電容器的核心。過渡金屬氧化物理論比容量高但導電性差，加入導電性好的石墨烯可以有效地改善這一缺點。本文以改進的Hummers法合成氧化石墨(GO)，以微波輔助分解法制備出微波剝離氧化石墨烯材料(MEGO)。再以KMnO4、NH4Cl和MEGO為原料，通過改變反應時間制備出一系列不同二氧化錳含量的石墨烯/二氧化錳復合材料以及純MnO

2、2。利用XRD、Raman和SEM對其成分結構和微觀形貌進行表征，并研究了其電化學性能。
　　(1)經(jīng)碳含量分析測試，隨著反應時間的增加，復合材料中MnO2的質(zhì)量分數(shù)也依次增加。經(jīng)SEM觀察分析，MnO2呈納米片狀，疊合為類似蜂窩狀的立體結構，且均勻的分布在石墨烯的片層表面。
　　(2)利用三電極體系測試了復合材料的電化學性能。測試表明，復合材料的電化學性能均優(yōu)于純MnO2和MEGO;當MnO2的質(zhì)量分數(shù)為35.4％時，復合

3、材料的電化學性能最好;在恒電流充放電測試中，當電流密度為1A/g時，復合材料的比容量為339F/g，在10A/g的電流密度下循環(huán)1000圈，比容量保留率為85.71％。說明復合材料具有較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)組裝了基于復合材料的非對稱超級電容器，并研究了不同正負極質(zhì)量比對超級電容器的影響。以復合材料為正極，石墨烯為負極，1M Na2SO4為電解液，工作電壓可達1.8V，正負極質(zhì)量比為0.55∶1時，為最佳比例;在0.