石墨烯复合锰铝双氢氧化物超级电容器电极材料的研究

摘要

超级电容器是一种新型的储能器件，它具有循环寿命长，可以大电流充放电的特点，应用市场广阔，是新能源领域的研究热点。超级电容器的研究主要集中在电极材料，常用的电极材料有碳材料、过渡金属氧化物/氢氧化物以及导电聚合物。研究者经常通过复合方式制备负载层状双氢氧化物的碳基复合材料，提高赝电容电极材料的利用率，制备高比容量的电极材料。层状双氢氧化物是一类具有巨大潜力的电极材料，然而层状双氢氧化物较低的电导率限制电解质离子和电子的迁移，从而影响其电化学性能。纳米结构的碳可以作为活跃的组件或支架来提高电极材料的容量，石墨烯以其比表面积大，导电性好的优势成为超级电容器电极的常用材料，本文采用二维的石墨烯和锰铝层状双氢氧化物进行复合来作为超级电容器的电极材料。
　　本文首先采用共沉淀法得到不同阴离子以及不同锰铝比的层状双氢氧化物，材料微观呈分散的球状形貌，随着锰铝比的不同，会出现少量的片状以及枝晶结构，经电化学性能测试，锰盐和铝盐配比为1:1，且层间阴离子为氯离子时材料的比容量可以达到约200F/g。在第二部分中，我们制备了氧化石墨烯以及石墨烯，氧化石墨烯我们采用常用的Hummers方法进行制备，得到了片层结构良好的氧化石墨烯材料，之后对于氧化石墨烯的还原我们采用了三种不同的方法，分别是热还原法，葡萄糖还原以及柠檬酸钠还原法，三种方法得到材料的片层有所差异，由于葡萄糖还原法得到的石墨烯片层结构较好，且容易制备，因此我们采用此方法制备的石墨烯进行后续复合材料的制备。第三部分主要是两种材料的复合，我们采用了共沉淀法，水热法，溶剂热合成法三种方法，实验表明溶剂热合成法能显著提高层状双氢氧化物的比容量，材料的比容量约为260F/g。

目录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 超级电容器的分类

1.3 超级电容器的应用

1.4 电极材料的研究进展

1.5 选题依据和主要研究内容

第2章 实验仪器药品及方法

2.1 实验药品及实验设备

2.2 材料表征分析方法

2.3 材料的电化学性能表征方法

第3章共沉淀法制备层状双氢氧化物电极材料

3.1 引言

3.2 材料的制备

3.3 材料的物性表征

3.4 本章小结

第4章 氧化石墨烯、石墨烯、复合材料的制备

4.1 引言

4.2 氧化石墨烯以及石墨烯的制备

4.3层状双氢氧化物和石墨烯的复合

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢