石墨烯負載鎳鹽類電極材料的制備及其超電性能.pdf

1、超級電容器，是一種新型儲能器件，它具有傳統(tǒng)儲能裝置（傳統(tǒng)電容器和傳統(tǒng)電池）所不具備的優(yōu)秀性能，例如充放電速度快、使用壽命長和較高的功率密度等，因此被廣泛研究并在微電子器件、大型設備的電源、小型電動汽車電源等領(lǐng)域有巨大應用潛力。超級電容器又稱電化學超級電容器，主要由電極、電解液和隔膜三大部分組成，電極材料是其中關(guān)鍵部分，過渡金屬作為超級電容器的電極材料具有成本低廉，環(huán)境友好，儲量豐富等優(yōu)點，石墨烯以它優(yōu)良的導電性、較大的比表面積等優(yōu)點近年

2、來受到廣泛關(guān)注，將石墨烯與金屬氧化物復合可以綜合提高電極的電化學性能。本文主要研究過渡金屬氧化物/氫氧化物與石墨烯的復合材料的制備及其電化學性能，主要內(nèi)容如下：
　　1.以氯化鎳和鉬酸鈉為原料，乙二醇和去離子水為混合溶劑，利用微波輔助回流法制備NiMoO4納米棒。實驗中通過調(diào)控反應時間得到不同結(jié)構(gòu)的NiMoO4，利用 XRD、SEM、TEM以及電化學測試系統(tǒng)進行了表征，其中反應時長為25分鐘形成的NiMoO4具有細長且分散的結(jié)構(gòu)，

3、在1 A/g時比電容可達830 F/g，同時具有較優(yōu)的倍率性能和循環(huán)性能。分析表明鉬酸鎳電極材料表現(xiàn)出優(yōu)良的電容性能，優(yōu)化調(diào)控結(jié)構(gòu)后的材料其電化學性能也得到提高。
　　2.采用改進的Hummers方法制備氧化石墨烯，并以氧化石墨烯為前驅(qū)體，氯化鎳為鎳源，鉬酸鈉為鉬源，尿素為沉淀劑，在乙二醇與去離子水的混合溶劑中，通過微波溶劑熱法合成NiMoO4-rGO復合材料。在加熱回流的過程中氧化石墨烯被還原，鉬酸鎳均勻生長在還原態(tài)石墨烯片層上

4、形成復合材料。電化學測試表明復合材料具有較高的比容量，在電流密度為1 A/g時比電容可達1274 F/g，同時復合材料也具有優(yōu)良的循環(huán)性能，在循環(huán)充放電1000圈后仍然能夠保持81％的初始比容量。結(jié)合形貌結(jié)構(gòu)的測試表征，經(jīng)分析認為介孔的鉬酸鎳納米棒經(jīng)與石墨烯復合后比表面積增大，導電能力有所增強進而使得復合材料的綜合電化學性能得到改善提高。
　　3.以NiMoO4-rGO為正極材料，氮摻雜的石墨烯（NG）為負極材料組裝成非對稱電容超

5、級電容器，通過循環(huán)伏安法，恒電流充放電測試及交流阻抗對其進行電化學測試，結(jié)果表明該非對稱電容器在能量密度為30.3 Wh/kg時功率密度可達187 W/kg。將此電極材料組裝成扣式電容器，串聯(lián)兩個扣式電容器并充滿電可將電壓為1.5 V的小燈泡點亮。
　　4.以乙酸鈷、乙酸鎳和石墨烯為原料，尿素為沉淀劑制備了三維蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)的復合材料。電化學測試表明Ni(OH)2/Co(OH)2-rGO在電流密度為1 A/g時比電容可達1566