因为社会环境污染的问题研究日益引起人们的关注,鼎力推行使用清洁,可再生能源已成为社会发展的一个重要方向。与此同时,能源的存储成为清洁能源能否广泛被运用的关键所在,如何提高能源储蓄能力,成为科学家面临的难题。超级电容器、锂离子动力电池技术作为一种新型储能器件,在储能领域的作用可谓举足轻重。众所周知,锂电池的能量密度高,具备很强的储能能力,但功率输出受自身特点限制,无法高功率输出所存储的电能,限制了其发展应用。超级电容器可以快速充放电的特点造就了其功率密度高的优势,弥补了锂电池方面的不足。不过,与锂电池比较,超级电容器的能量密度仍然很小。进一步提高超级电容器的存储容量,是科研工作者需要努力的方向。本实验以合成还原氧化多孔石墨烯为目标,通过加入模板剂(MgO、ZnO),避免石墨烯片层的堆叠及改变石墨烯片层结构,来达到这一目的。不同模板剂的加入,是为了研究不同的模板剂在改变石墨烯结构上的不同效果,以及在电化学测试上的不同表现。本论文的具体工作内容如下:(1)在参考Hummer法的基础上,通过向合成过程中加入模板剂,来改变石墨烯片层形貌,成功地制备出表面呈曲折形貌的石墨烯。在孔径分布图中也可以看到,加入MgO作为模板剂制备的还原氧化多孔石墨烯(M-rGO)与加入ZnO作为模板剂制备的还原氧化多孔石墨烯(Z-rGO)较未加入任何模板而制备的还原氧化石墨烯(N-rGO)相比,在7-100nm孔径范围内,孔隙含量明显较高,证明模板剂的加入,提升了材料的介孔、大孔的孔隙率。其它各种表征,也证明了模板剂的处理过程中,会给材料的石墨化程度,及材料表面的润湿性造成降低,但程度较小。(2)在6MKOH内,三电极(工作电极、对电极、参比电极)的系统下,验证模板剂的加入,对合成出的石墨烯材料在电容功能上的影响。未加入模板剂合成的N-rGO在1 A·g-1时,经过计算,比电容值是173 F·g-1,而加入模板剂合成的M-rGO及Z-rGO在电流密度为1 A·g-1时,其分别的比电容值是266.8 F·g-1和250 F·g-1。说明在加入模板剂后,材料的比电容值有所提升。(3)探究加入模板剂的尺寸不同,造成合成出的还原氧化多孔石墨烯材料在形貌及电化学性能上的不同。由于加入的模板剂MgO在粒径上较大于模板剂ZnO,合成出的M-rGO在介孔、大孔的孔隙率上也高于Z-rGO的。在电化学测试中,当在大电流密度(1OA·g-1)时,M-rGO的比电容值是202 F·g-1;在小电流密度(0.1 A·g-1)时,它的比电容值是293.2 F·g-1。而当Z-rGO在10 A·g-1时,它的比电容值是164 F·g-1,在0.1 A·g-1时,它的比电容值是305 F·g-1。说明加入尺寸较大的模板剂,可以使材料在大电流密度时,比电容值得到更高地提升;加入尺寸较小的模板剂,可以使材料在小电流密度时,比电容值得到更高地提升。这对未来的材料设计来说是一个新的参考。