论文部分内容阅读
本论文采用不同方法合成了不同的石墨烯/过渡金属氧化物复合材料,包括石墨烯/氧化镍,石墨烯/三氧化钼和石墨烯/二氧化锰复合材料,并将这些复合材料用作超级电容器活性电极材料,对其电容性能进行了研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的形貌进行表征,红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)等对材料的结构和组成进行表征,并研究了这些材料的电化学性能。主要工作可概述如下:1.采用水热法结合高温退火处理成功制备了石墨烯/氧化镍复合材料。通过对氧化石墨烯(GO)经过冷冻真空干燥处理,制备出形貌可控的花状石墨烯/氧化镍和多面体石墨烯/氧化镍复合材料。讨论了两种不同结构的形成机理并比较了两种结构的复合材料的电化学性能。实验结果表明,花状结构的材料要比多面体结构的材料显示出更好的性能,在1M KOH的电解液中扫描速度为5 mVs-1时质量比电容高达500 Fg-1,在电流密度为1 Ag-1 1000次的恒电流充放电过程中显示出极好的稳定性。2.采用水热法通过调节钼源的量分别得到新颖的纳米片状和纳米带状的α-Mo03/石墨烯纳米复合材料,该复合材料被用于能量存储器件超级电容器电极材料。不同形貌的α-Mo03/石墨烯纳米复合材料的形成机理被研究分析。结果表明α-MoO3纳米片/石墨烯复合材料具有比α-MoO3纳米带/石墨烯复合材料更好的电容性能,主要归因于其结构上的优势以及最优的组成比例。最好的复合材料在0.2 Ag-1电容能高达360 Fg-1,并且表现了出色的大电流放电能力以及接近100%的循环稳定性。3.通过一步电沉积法在直径约为0.15 mm的镍丝上成功分层负载上石墨烯和二氧化锰。单根的rGO/MnO2/Ni电极在1M Na2S04中电流密度为0.5 mAcm-2时面积比电容能高达119.4 mFcm-2。以PVA/LiCl凝胶为固态电解质将rGO/MnO2/Ni组装成质轻、柔性、全固态、线状、完全对称的超级电容器,面积比电容最大能达到26.9 mFcm-2。除此之外,该固态线状电容器还表现出突出的柔性和循环稳定性。这项研究为质轻、柔性、全固态的可穿戴能量存储和转换器件的研究提供了一种易操作、价廉、简单可行的方法。