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《磷氮共摻石墨烯復(fù)合材料的超級(jí)電容性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10530學(xué)號(hào)201510121207分類號(hào)密級(jí)碩士學(xué)位論文磷氮共摻石墨烯復(fù)合材料的超級(jí)電容性能研究學(xué)位申請(qǐng)人庹懷金指導(dǎo)教師魏曉林教授學(xué)院名稱物理與光電工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)物理學(xué)研究方向低微納米能源二零一八年五月二十日StudyonSupercapacitorPerformanceofPhosphorus-NitrogenCo-dopedGrapheneCompositesCandidateTuoHuaijinSupervisorProf.WeiXiaolinCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectronicsPro
2、gramPhysicalSciencesSpecializationLowNanoscaleEnergyDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay,20,2018湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要超級(jí)電容器具有功率密度高、充放電速率快、環(huán)境友好和超長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。電極材料是決定超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素之一，探索和研制具有高比電容、高能量密度和長循環(huán)性能的電極材料已成為促進(jìn)超級(jí)電容器技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵。目前廣泛采用的超級(jí)電容器碳基電極還存在比容量低、能
3、量密度不足等問題，已日趨不能滿足電子器件尤其是動(dòng)力設(shè)備高速發(fā)展對(duì)電源大容量、高效率的需求。摻雜改性的石墨烯復(fù)合材料具有豐富的活性位點(diǎn)、大的比表面積、高的比電容和高的能量密度等優(yōu)點(diǎn)，是超級(jí)電容器電極材料的熱門選擇。本文通過選取合適的磷、氮摻雜源與氧化石墨烯結(jié)合，制備了磷氮共摻石墨烯復(fù)合材料，并研究了其作為超級(jí)電容器電極的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下：（1）以鄰苯二胺（OPD）為氮源、磷酸（H3PO4）為磷源，通過與氧化石墨烯（GO）水熱反應(yīng)得到具有三維結(jié)構(gòu)的復(fù)合水凝膠，經(jīng)六水氯化鐵（FeCl3?6H2O）聚合再高溫碳化活化制備了多級(jí)孔磷氮共摻石墨烯/
4、碳復(fù)合材料（P/N-GC）。該材料具有典型的層級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和高的比表面積以及相對(duì)較高的磷氮摻雜量，具有較好的超級(jí)電容-1性能。三電極系統(tǒng)中，P/N-GC電極材料在堿性電解液中0.5Ag電流密度下質(zhì)量比-1-3-1電容和體積比電容分別高達(dá)440Fg和387.2Fcm，電流密度從0.5到20Ag的電容保持率為62.5%，且3000次循環(huán)后仍保持96.3%初始比電容。將其組裝成對(duì)稱超級(jí)電容器器件（P/N-GC//P/N-GC），在6MKOH水性電解質(zhì)中的最高能量密度和-1-1功率密度分別為25.5Whkg和14960Wkg；在1MLiPF6有機(jī)電解質(zhì)中的能
5、量密度-1-1和功率密度為62.5Whkg和29480Wkg。（2）將鄰苯二胺（OPD）和羥基乙叉二膦酸（HEDP）與大孔氧化石墨烯（HGO）溶液混合，采用先水熱再高溫碳化的方法制備了氮磷摻雜大孔石墨烯/碳復(fù)合材料（N-P-HGC）。液氮等溫吸附測試表明，制備的材料具有明顯的中孔和大孔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于電解液和電極的有效接觸，同時(shí)為電解質(zhì)提供快速的離子通道，縮-1短了擴(kuò)散路徑。組裝成三電極系統(tǒng)，在1MH2SO4電解液中，0.5Ag電流密度下，-1-1N-P-HGC-700電極比電容為334Fg；即使電流密度升高至50Ag時(shí)，比容仍為-1178.8
6、Fg，比容保持率高達(dá)53.3%，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能；5000個(gè)循環(huán)后的比容損失僅為3.8%，表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性。將N-P-HGC-700電極用PVA/H2SO4凝-1膠作為電解質(zhì)組裝成全固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器（ASSs），在0.5Ag電流密度下表現(xiàn)-1-1-1出290Fg的比電容值；在349Wkg功率密度下表現(xiàn)出19.7Whkg的能量密度。-1-1另外，在1MNa2SO4中性電解液里的能量密度可達(dá)29.8Whkg（349Whkg），并在4000個(gè)循環(huán)后仍有93%的電容保持率。關(guān)鍵詞：石墨烯；氮/磷共摻雜；電極材料；超級(jí)電容器I湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文
7、AbstractSupercapacitorhastheadvantagesofhighpowerdensity,fastchargeanddischargerate,friendlyenvironmentandlongservicelife.Itisahottopicinthefieldofenergyconversionandstorage.Electrodematerialisoneofthekeyfactorstodeterminetheperformanceofsupercapacitor.Theexplorationanddevelop
8、mentofelectrodematerialswithhighspecificcapacitance,highenerg
