還原氧化石墨烯-電活性有機(jī)物復(fù)合體系的構(gòu)筑和超電容行為.pdf

1、超級電容器是一種集合了傳統(tǒng)電容器高功率密度和電池高能量密度等優(yōu)點(diǎn)的新型儲能裝置。電極是超級電容器的重要組成元件，而電極材料又是構(gòu)筑電極的重要組成部分。因此，開發(fā)具有優(yōu)良電化學(xué)性能的電極材料對于超級電容器的發(fā)展至關(guān)重要。論文研究選擇石墨烯作為基質(zhì)材料，通過非共價(jià)鍵分子吸附修飾或材料復(fù)合的方式，制備高性能石墨烯基超級電容器電極材料。此外，也對鎳--鉍復(fù)合氧化物的電化學(xué)電容行為進(jìn)行了探討。主要內(nèi)容概括如下：
　　1.利用具有電化學(xué)活性的

2、有機(jī)物對還原氧化石墨烯(RGO)進(jìn)行非共價(jià)鍵分子吸附修飾，將有機(jī)電化學(xué)可逆氧化還原對（蒽醌/蒽酚）引入到RGO得表面，從而使有機(jī)分子像無機(jī)氧化物一樣顯現(xiàn)贗電容。在蒽醌修飾的還原氧化石墨烯（AQ-decoratedRGO）中，由于受組分間π-π堆積作用的誘導(dǎo)，蒽醌芳香環(huán)與還原氧化石墨烯的sp2網(wǎng)之間形成相互平行的結(jié)構(gòu)取向。在這種結(jié)構(gòu)模式下，因?yàn)閷?dǎo)電基質(zhì)和電化學(xué)活性位之間的間距小，使得蒽醌/蒽酚之間快速的氧化還原反應(yīng)可以在接近平衡電位下發(fā)生

3、。因此，作為超級電容器電極材料時(shí)，將集合快速法拉第反應(yīng)產(chǎn)生的贗電容和雙電層電容，最終使整體電容提高。電化學(xué)測試表明，AQ-decoratedRGO在電位窗口為1.2V，比電流為0.5Ag-1時(shí)擁有高的倍容率和長的循環(huán)壽命，并取得236Fg-1的比電容，該值要高于同等條件下還原氧化石墨烯的實(shí)驗(yàn)值（182Fg-1）。更重要的是，當(dāng)比電流由初始的0.5Ag-1增加到10Ag-1時(shí)，AQ-decoratedRGO的比能量能可以維持到初始值(47

4、Whkg-1)的68.5％，而比功率則比初始值（300Wkg-1）增加了19.4倍。
　　2.在水相體系中制備了蒽醌/石墨烯(AQ/RGO)復(fù)合材料。采用X射線衍射（XRD），紅外光譜（FT–IR），場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）以及透射電子顯微鏡表征了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和形貌。電化學(xué)測試表明，AQ與RGO的復(fù)合，不僅使復(fù)合材料的伏安過程的背景電流增大，而且在雙電層背景電流的基礎(chǔ)上又引入了一對氧化還原峰，從而使體系的電容性能明顯提高。AQ

5、/RGO復(fù)合材料的比電容高達(dá)312Fg–1，相比于純的石墨烯，其值提高了40%。同時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出更好的倍率特性。當(dāng)放電比電流從1Ag–1增加到50Ag–1時(shí)(或增大了49倍)，蒽醌/石墨烯復(fù)合材料的電容保持率達(dá)59.3%。此外，AQ/RGO復(fù)合材料電極具有長的循環(huán)壽命，在5000次充放電循環(huán)后，電容保持率仍高達(dá)99.4%。
　　3.采用溶劑熱法合成鉍--氫氧化鎳混合前驅(qū)體，后經(jīng)熱處理將其轉(zhuǎn)化為鎳--鉍復(fù)合氧化物。采用X射線衍射