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《石墨烯基feni復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究》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10459學(xué)號(hào)或申請?zhí)?01212131470密級(jí)碩士學(xué)位論文石墨烯基Fe/Ni復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究作者姓名:袁曼導(dǎo)師姓名:張迎九教授學(xué)科門類:理學(xué)專業(yè)名稱:凝聚態(tài)物理培養(yǎng)院系:物理工程學(xué)院完成時(shí)間:2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPreparationofgraphene-basedFe/NicompositesandresearchingtheirperformanceofSupercapacitorsB
2、yYuanManSupervisor:ZhangYingjiuCondensedMatterPhysicsPhysicalEngineeringCollegeofZhengZhouUniversityMay2015原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研宄所取得的成果。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研宄作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者:‘[日期:>《年L月學(xué)位論文使用授權(quán)
3、聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品,知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱;本人授權(quán)鄭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí),第一署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。學(xué)位論文作者:11曰期:年(月摘要摘要超級(jí)電容器,是一種儲(chǔ)能機(jī)理介于傳統(tǒng)電容元件和
4、化學(xué)電池之間的新的儲(chǔ)能元件。近年來,超級(jí)電容器電極材料的研究熱點(diǎn)是將碳基材料產(chǎn)生的雙層電容與導(dǎo)電活性物質(zhì)產(chǎn)生的法拉第贗電容結(jié)合起來。石墨烯與金屬氧化物復(fù)合材料作為電容器電極材料同時(shí)具有兩種材料的優(yōu)點(diǎn),石墨烯大的表面積和豐富的含氧官能團(tuán)使金屬氧化物納米顆粒附著在石墨烯的表面成為可能,而金屬氧化物可以利用其優(yōu)異的導(dǎo)電性能來實(shí)現(xiàn)自身的法拉第贗電容,此外金屬氧化物納米顆粒的引入,降低了石墨烯片層之間的范德瓦耳斯力,抑制了其在充放電過程中發(fā)生的團(tuán)聚現(xiàn)象,從而使石墨烯的大的比表面積得以保留。本文主要研究石墨烯與四氧化三鐵復(fù)合材料以及與氧化
5、鎳的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它們的電容性能。主要內(nèi)容分為三部分:(1)氧化石墨及氧化石墨烯(GO)的制備與表征。采用改性的Hummers方法制備氧化石墨,并且研究了高錳酸鉀量加入量對制備的氧化石墨的影響。結(jié)果顯示隨著高錳酸鉀量的增加(由3g增加到6g)的過程中,氧化石墨的衍射峰位出現(xiàn)一個(gè)先升高再降低的過程,當(dāng)天然石墨、硝酸鈉、高錳酸鉀的質(zhì)量比例為1:1:5時(shí)制備的氧化石墨的衍射峰最高,指示此時(shí)其性能最好。隨后采用兩種還原方法制備石墨烯,分別是高溫?zé)徇€原和檸檬三酸鈉綠色還原,并研究了兩種方法制備的石墨烯有何異同,結(jié)果顯示檸檬酸鈉還
6、原得到的石墨烯比普通氮?dú)獗Wo(hù)下高溫還原得到的石墨烯的缺陷少。(2)四氧化三鐵/石墨烯(Fe3O4/G)復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究。以氧化石墨為前驅(qū)體,F(xiàn)eCl3·6H2O為鐵源,乙二醇作溶劑采用溶劑熱法制備四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)過程中通過改變FeCl3·6H2O加入量制備了不同含量比的四氧化三鐵/石墨烯復(fù)合物,并研究它們作為電極材料的電極性能并與純四氧化三鐵電化學(xué)性能進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合材料的比電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四氧化三鐵納米顆粒的比電容,其中復(fù)合材料FG1-2(FeCl3·6H2O和GO的質(zhì)量比為1:2時(shí)制
7、備復(fù)合材料命名為FG1-2)性能最優(yōu)越,在掃描速率為5mvs-1摘要時(shí)比電容為236.4F/g,且具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性,在循環(huán)1000次后比電容剩余率為93.1%。(3)NiO/G復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究。以六水合硝酸鎳為鎳源,GO為制備石墨烯原料,尿素為沉淀劑,先采用水熱法制備出復(fù)合物前驅(qū)體(GO/Ni(OH)2)再采用在氬氣氛圍下高溫煅燒制備出NiO/G復(fù)合材料;并研究復(fù)合材料(NiO與GO相對質(zhì)量不同的情況下的復(fù)合材料)作為超級(jí)電容器電極材料電容性能與純NiO納米材料電容性能進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合材料的比電
8、容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧化鎳顆粒的比電容,其中四種復(fù)合材料中復(fù)合材料2(加入Ni(NO3)2與尿素的質(zhì)量分別為350mg、288mg制備的材料命名為復(fù)合材料2)性能最優(yōu)越,在掃描速率為5mvs-1時(shí)比電容可達(dá)682.6F/g。關(guān)鍵詞:超級(jí)電容器石墨烯Fe3O4NiO復(fù)合材料電極材料abs