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1、碩士學(xué)位論文三維石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究THREEDIMENSIONALGRAPHENEANDPOLYANILINENANOCOMPOSITESFORHIGHPERFORMANCESUPERCAPACITORS焦小鵑哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TM535學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文三維石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究碩士研究生：焦小鵑導(dǎo)師：王黎東副教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料物理與化學(xué)所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)
2、大學(xué)ClassifiedIndex:TM535U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHREEDIMENSIONALGRAPHENEANDPOLYANILINENANOCOMPOSITESFORHIGHPERFORMANCESUPERCAPACITORSCandidate：JiaoXiaojuanSupervisor：AssociateProf.WangLidongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsPhy
3、sicsandChemistryAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要超級電容器作為介于普通電容器和電池之間的儲能器件，因其高功率密度、快速的充放電速率、較穩(wěn)定的循環(huán)壽命、操作安全等優(yōu)點(diǎn)吸引了很多人的研究興趣。其性能提高的關(guān)鍵就在于工作電極材料，超級電容器電極材料的研究主要分為碳材料、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物。石墨烯
4、作為雙電層電容性的碳材料，具有較其它碳材料性能突出的優(yōu)點(diǎn)，如超高比表面積、出色的導(dǎo)電性、制備成本低且可大批量生產(chǎn)，潛在應(yīng)用前景廣泛。導(dǎo)電聚苯胺作為贗電容性的電極材料，具有比貴金屬氧化物成本低且在充放電過程中快速的摻雜/去摻雜速率帶來的高贗電容，廣受科研學(xué)者的研究。本文就是選取三維石墨烯和聚苯胺作為超級電容器中的電極材料來研究的。通過利用三維石墨烯的超高比表面積和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度在復(fù)合材料中起著承載材料作用，加之自身良好的導(dǎo)電性特點(diǎn)，企圖與具有超大贗電容性的聚苯胺復(fù)合形成集兩種組分優(yōu)點(diǎn)于一身的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，探索具有優(yōu)異電化學(xué)性能的三維石墨烯/聚苯胺雜化電極制備工藝。
5、首先采用自蔓延高溫合成法、濃硫酸蔗糖碳化法和高溫管式爐蔗糖碳化法研究反應(yīng)物碳源及濃度參數(shù)以制備比電容較高的三維石墨烯；并從聚合時間、干燥方式、熱處理、反應(yīng)硫酸濃度幾個工藝參數(shù)來研究化學(xué)氧化聚合制備高比電容性能的聚苯胺。在工藝參數(shù)確定條件下，調(diào)控石墨烯濃度，將上述三種三維石墨烯與聚苯胺復(fù)合得到電化學(xué)性能改善的雜化電極材料。結(jié)果表明：以碳酸鈣為碳源自蔓延高溫合成、蔗糖與石墨烯質(zhì)量配比8的濃硫酸碳化和配比為2的高溫碳化合成的三維石墨烯，其雙電層性能較好；在0.1M硫酸濃度下聚合6h，真空干燥處理的聚苯胺比電容最高，為622.4F/g（0.5A/g電流密度）；三維石墨烯/聚
6、苯胺復(fù)合材料制備中，以石墨烯與苯胺質(zhì)量比1:8配比的的比電容性能最好。在0.5A/g測試條件下，分別為587.8、579.0、651.4F/g。自蔓延高溫合成和高溫蔗糖碳化的石墨烯對復(fù)合材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性有所改善，濃硫酸蔗糖碳化的三維石墨烯則提高了材料的比電容性能上。關(guān)鍵詞：三維石墨烯；聚苯胺；復(fù)合材料；比電容-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractSupercapacitors,knownasanintermediateenergystoragedevicesbetweendielectriccapacitorsandbatteries,hav
7、eattractedagreatdealofinterestforitshighpowerdensity,fastratescharge-discharge,reliablecyclinglifeandsafeoperation.Themainelectrodematerialsstudiedforthesupercapacitorsarecarbons,metaloxides,andconductingpolymerswhichfocusedonimprovingelectrochemicalperformance.Graphenebasedelectricd
