基于石墨烯復(fù)合氣凝膠材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、近年來，超級電容器由于具有功率密度大，循環(huán)性能好，快速充放電等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注。石墨烯基復(fù)合氣凝膠導(dǎo)電性能好，環(huán)境友善，電化學(xué)活性高和理論比表面積大，被認(rèn)為是最有潛力的超級電容器電極材料之一。本論文以石墨烯氣凝膠復(fù)合雙金屬氧化物為研究對象，通過水熱法、溶劑熱法等方法，制備了基于石墨烯氣凝膠的復(fù)合物，并對制備材料的微觀結(jié)構(gòu)和電容性能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　通過采用改進(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯，經(jīng)過一步水

2、熱法制備了3D石墨烯氣凝膠。其獨特的結(jié)構(gòu)不但可以抑制石墨烯片之間的再堆疊，還可以提供大的表面積。作為電極材料時，直接把活性物質(zhì)壓在泡沫鎳上，無需粘接劑和導(dǎo)電劑，并對石墨烯氣凝膠做了結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測試。在1A/g電流密度下，石墨烯氣凝膠比電容是197.5F/g。顯示良好的電化學(xué)性能。
　　在此基礎(chǔ)上，通過一種溫和的水熱法制備3D多孔Bi2WO6-rGO復(fù)合氣凝膠用作超級電容器電極材料。相對于純的Bi2WO6，3D多孔復(fù)合物顯示

3、更好的比電容，復(fù)合物在電流密度0.75A/g時比電容是268.7F/g，在3A/g的電流密度下，循環(huán)1000次后電容保留率是81％。這些顯著的電化學(xué)性能可能歸因于3D多孔rGO氣凝膠結(jié)構(gòu)支撐Bi2WO6的獨特結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)提供良好的導(dǎo)電基底和離子擴散通道。這些結(jié)果表明3D石墨烯氣凝膠上負(fù)載雙金屬氧化物在超級電容器裝置中有潛在的應(yīng)用。
　　接著一步溶劑熱法原位合成CoFe2O4-rGO復(fù)合氣凝膠。CoFe2O4納米粒均勻的分布于3D

4、石墨烯表面。這種復(fù)合材料作為超級電容器的無粘性電極材料時，通過調(diào)節(jié)復(fù)合物中GO的含量可以得到CoFe2O4-rGO復(fù)合氣凝膠的電化學(xué)性能。當(dāng)復(fù)合物中GO的濃度為3.5mg/mL時，CoFe2O4-rGO復(fù)合物氣凝膠電極在0.5A/g電流密度下的比電容為365F/g。相對于純的CoFe2O4電極材料，高于其68％的比電容。此外，基于CoFe2O4-rGO和rGO組裝成非對稱型超級電容器時，在650W/kg的功率密度下，其能量密度是17.8