石墨烯/聚吡咯复合材料在水系超级电容器的应用研究

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石墨烯作为一种具有高比表面积以及优异导电率的碳材料,被广泛的应用在超级电容器上。石墨烯超级电容器是基于双电层电容效应来工作的,具有良好的循环稳定性。还有一类超级电容器是基于赝电容效应来工作的,如聚吡咯超级电容器。相比于聚吡咯超级电容器,石墨烯超级电容器的比电容是偏小的。但是聚吡咯超级电容器有一个致命的缺点,就是循环寿命短,这严重限制了它的应用。基于上述情况,制备石墨烯/聚吡咯复合材料成为弥补双方不足的潜在解决方案。因此,本文主要做了下面的研究:(1)利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,对其进行了SEM、TEM、 XRD、FTTR以及AFM分析;;(2)利用三种不同的还原方法对氧化石墨烯进行还原处理,包括热还原、水热法还原和氢碘酸还原,得到了三种不同的石墨烯材料,并利用SEM、TEM、XRD、FTIR以及BET等分析手段来对它们进行了分析;(3)测试了热还原石墨烯在KOH、Na2SO4、KC1和NaN03四种电解液中的循环伏安曲线、恒流充放电曲线和循环寿命曲线。对四种情况下的电化学性能进行了综合的比较;(4)研究了水热法还原和氢碘酸还原的石墨烯在NaNO3中的电化学性能,得到的测试结果与热还原石墨烯在NaN03中的电化学性能进行了综合的比较;(5)测试了聚吡咯在KOH、Na2SO4、KC1和NaN03四种电解液中的循环伏安曲线和恒流充放电曲线。结果表明,聚吡咯在KOH和NaNO3中有更大的比电容。为了进一步比较这两者的电化学性能,对它们进行了循环寿命测试;(6)分别利用物理混合法、原位直接聚合法和氢碘酸还原法制备了石墨烯/聚吡咯复合材料,研究了这三种复合材料在NaN03电解液中的电化学性能,并与聚吡咯在NaN03电解液中的电化学性能进行了综合比较。
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