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1、第9期化學(xué)世界石墨烯基復(fù)合材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用趙純一。王繼庫(kù)(吉林師范大學(xué)a．化學(xué)學(xué)院；b．環(huán)境友好材料制備與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林四平136000)摘要：石墨烯作為一種具有獨(dú)特二維結(jié)構(gòu)的新型無(wú)機(jī)納米材料，因其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能，使其成為應(yīng)用在電化學(xué)領(lǐng)域的理想材料。詳細(xì)綜述了石墨烯基復(fù)合材料的各種制備方法，并對(duì)其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。關(guān)鍵詞：石墨烯；超級(jí)電容器；綜述中圖分類號(hào)：TQ127．1：艾獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0367—6358(2014)09—0569—04PreparationandApplicationinSupercapac
2、itorofGraphene～basedCompositesZHAOChun—yi～．WANGJi—ku’(JilinNormalUniversity，a．CollegeofChemistry；b．KeyLaboratoryofPreparationandApplicationsofEnvironmenta1FriendlyMaterials，MinistryofEducation，JilinSiping』36000，China)Abstract：Grapheneasanovelinorganicnanoparticlewithuniquetwo—dimensionalstructure
3、shasbecomeanidealmaterialinelectrochen1icalapplicationforitssuperiormechanical，thermal，electricalandopticalproperties．Variousstrategiedtopreparegraphene—basedcompositesandtheapplicationprospectofthesematerialsinsupercapacitorwerereviewed．Keywords：graphene；composites；supercapacitor；overview2004年，G
4、eim等_1采用微機(jī)械剝離法成功制污染等優(yōu)點(diǎn)。常被應(yīng)用于環(huán)保汽車、軍事及便攜式備出獨(dú)特結(jié)構(gòu)的石墨烯，經(jīng)表征石墨烯是由單層碳電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。超級(jí)電容器按儲(chǔ)能機(jī)理分為雙電原子以sp雜化方式相連的二維材料，厚度僅為層電容器和贗電容電容器。雙電層電容器通過(guò)電極0．34nm，是目前為止報(bào)道的最薄材料。該材料由與電解質(zhì)之間形成的雙層來(lái)儲(chǔ)存能量，電極材料主單層碳原子以六元環(huán)形式組成，可：二維空間無(wú)限要是碳材料；贗電容電容器主要是電活性物質(zhì)在電延伸；每個(gè)碳原子以鍵與相鄰的三個(gè)碳原子連接，極材料表面或體相的二維或準(zhǔn)二維空間上進(jìn)行欠電極強(qiáng)的碳碳作用使石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能；每位沉積，發(fā)生法拉第氧化還原反應(yīng)
5、，產(chǎn)生與電極充電個(gè)碳原子最外層剩余的垂直于石墨烯平面的丌電子電位相關(guān)的電容，電極材料主要是金屬氧化物和導(dǎo)軌道，形成大范圍的離域丌鍵，電子可在石墨烯中自電高分子。由移動(dòng)，使石墨烯兼具了優(yōu)異的導(dǎo)電性_2]。這些優(yōu)決定超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素之一是電極材勢(shì)使其被廣泛應(yīng)用在超級(jí)電容器、鋰電池和電催化料?！┳鳛樘疾牧显趦?chǔ)能應(yīng)用中的新元素，以等方面。其比表面積大、導(dǎo)電率高、化學(xué)性能穩(wěn)定這些優(yōu)點(diǎn)在超級(jí)電容器[被稱為電化學(xué)電容器，具有功率電極材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。然而由于石墨密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能夠快速充放電、和對(duì)環(huán)境無(wú)烯片層受范德華力的影響容易發(fā)生團(tuán)聚或疊加，降收稿日期：2O14一O6—2
6、3；修回日期：2O14—07—15基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2107704)和吉林省自然科學(xué)基金資助(20101541，201115220)。作者簡(jiǎn)介：趙純一(1988一)，女，吉林四平人，碩士生，主要研究石墨烯基超級(jí)電容器。聯(lián)系人：E-mail=]ikuwang@sina．com?；瘜W(xué)世界2014往低了比表面積和比容量，因而需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，容達(dá)到279F／g。文獻(xiàn)l7]以氫溴酸(HBr)為還原劑+●，通過(guò)共混和化學(xué)摻雜改善石墨烯的分散性和電化學(xué)制備出能重新分散于水的2～3層的石墨烯，其比電性能。容在電流密度為0．2A／g的1mol／LHSO電解液中達(dá)348F／g，是目前獲得的純
7、石墨烯比電容的最高值，這與使用HBr在石墨烯表面去除了含氧基團(tuán)有關(guān)。2石墨烯基復(fù)合材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用2．1石墨烯／無(wú)機(jī)納米復(fù)合電極材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯／無(wú)機(jī)復(fù)合材料主要包括以石墨烯為基困體，跟金屬氧化物或半導(dǎo)體的復(fù)合。一方面，無(wú)機(jī)納圖1單層石墨烯結(jié)構(gòu)米粒子的存在可使石墨烯片層間距增加到幾個(gè)納米，有效阻止石墨烯片層的團(tuán)聚，使單層石墨烯的獨(dú)電解液界面引出電極特性質(zhì)得以保留；另一方面，可以大大減少貴金屬
