石墨烯复合材料的制备及性能研究

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由于传统能源的短缺以及现今社会对能源的巨大需求量,寻求新的能源类型吸引了许多研究者的关注。超级电容器拥有比电池更高的功率,这是一种新式的储能元件,影响电容器性能的重要因素是电极使用材料的不同。本文制备不同种类石墨烯复合材料的方法是采用水热法进行一步合成,然后测试了材料的电化学性能,并进行了深入的探究,主要内容如下:1.以磷钼酸溶液为钼的前驱体溶液,将不同质量的磷钼酸溶解于氧化石墨烯溶液,用水热法制备出不同比例的MoO2-rGO复合材料。MoO2-rGO复合材料有3D孔结构,为电解液离子的嵌入和脱出提供了通道,增加了比表面积。研究发现,通过调节质量比,发现前驱体与氧化石墨烯一定比例下电化学性能最好。MoO2的含量太小,形成的赝电容就小,含量太高,使孔结构变少。经比较,M30G1(m磷钼酸:m氧化石墨烯=30:1)的电化学性能最好,在电流密度为0.1 A·g-1下比电容达到356 F·g-1,循环性能也较好。2.以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,配成溶液,加入不同的表面活性剂,与氧化石墨烯溶液混合,在180℃环境下进行水热反应,制备出MoS2-rGO(简称MSG)复合材料。研究不同表面活性剂对材料形貌及电化学性能的影响。研究发现,使用CTAB作为表面活性剂得到的MoS2-rGO复合材料中,石墨烯层没有发生堆叠,使纳米颗粒能成功的插入到石墨烯的片层中,增加了材料的比表面积的同时增大了赝电容。使用CTAB作为表面活性剂的MSG在0.3 A·g-1电流密度下的比电容高达1022 F·g-1,电容性能较好。3.以醋酸锌作为锌的前驱体溶液,将天然石墨氧化为氧化石墨烯,前驱体与氧化石墨烯溶液混合,在水热的条件下进行反应。按照前驱体与氧化石墨烯质量的差异,制备不同比例的ZnO/rGO复合材料。经过研究可以得知,复合材料的质量比不同,ZnO/rGO的电化学性能也不相同。ZnO/rGO(1:1)复合材料有最大的比电容,在电流密度为0.1A·g-1下比电容达到206 F·g-1,具有良好的电化学性能。
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