基于碳納米管-石墨烯-泡沫鎳三維復(fù)合結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器電極制備與性能.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種新能源技術(shù)，在電子產(chǎn)品和車載電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，受到人們的日益重視。而電極材料是超級(jí)電容器的核心，對(duì)于超級(jí)電容器的未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。碳材料由于其具備比表面積大、導(dǎo)電性好以及低成本等特點(diǎn)而成為超級(jí)電容器理想的電極材料。近年來(lái)，隨著富勒烯、碳納米管和石墨烯的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，使碳納米材料成為當(dāng)今的熱門研究領(lǐng)域。其中，碳納米管-石墨烯雜化結(jié)構(gòu)，擁有優(yōu)良的面外電荷輸運(yùn)性能，并保持了原有構(gòu)建單元的單體特征，有效地解決了一維碳納

2、米管和二維石墨烯的熱與電子傳輸?shù)姆较蛞蕾囆院洼^低的面外傳導(dǎo)性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)是一種具有極大發(fā)展?jié)摿Φ男滦湍茉床牧?。我們課題提出通過(guò)兩步CVD法制備出碳納米管-石墨烯-泡沫鎳（CNT-graphene-Ni）三維結(jié)構(gòu)，對(duì)其表面的化學(xué)性質(zhì)、功能化、電化學(xué)性能和潛在應(yīng)用進(jìn)行了初步的探索。在本論文中，我們以CNT-graphene-Ni為電極平臺(tái)，通過(guò)溫和化學(xué)沉積方法和電化學(xué)沉積方法，在碳納米管-石墨烯雜化材料上（主要為碳納米管上）負(fù)載M

3、nO2和PANI等法拉第電容材料，構(gòu)建金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔?、碳納米管和石墨烯的多級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)MnO2和PANI等活性物質(zhì)的負(fù)載量及納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的進(jìn)展，具體成果如下：
　　1.以泡沫鎳（Ni foam）作為基底，無(wú)水乙醇作為前驅(qū)體，通過(guò)兩步化學(xué)氣相沉積過(guò)程制備CNT-graphene-Ni三維復(fù)合材料，再通過(guò)溫和化學(xué)沉積法，在CNTs的表面負(fù)載一層MnO2，制備出 MnO2-CNT-graphene-Ni三維復(fù)合材料

4、。該電極材料擁有碳材料良好的導(dǎo)電性和金屬氧化物較大的比電容等優(yōu)點(diǎn)，采用了兩電極測(cè)試體系對(duì)復(fù)合材料的電容性能進(jìn)行測(cè)試，其比電容值達(dá)251 F/g。同時(shí)，將此復(fù)合材料制成柔性電容器，充電后能夠點(diǎn)亮LED燈，經(jīng)過(guò)電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)也具有很好的電容性能。
　　2.除了將金屬氧化物與碳材料復(fù)合提高電容外，還可以利用導(dǎo)電聚合物具備高比電容值這一特點(diǎn)，將其與碳納米材料復(fù)合。在 CNT-graphene-Ni電極平臺(tái)上，我們采用電化學(xué)沉積的方法制備出