学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

宏观一维石墨烯材料的制备及应用研究

作　者: 孟玉宁
导　师: 曲良体
学　校: 北京理工大学
专　业: 化学
关键词: 一维结构石墨烯核—壳结构纤维微米管超级电容器
分类号: TQ127.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 113次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文结合水热法和电化学还原法制备出两种质量轻、导电性好、柔韧性好的宏观一维石墨烯材料（石墨烯核—壳结构和一维石墨烯微米管负载三维石墨烯），并对它们在电能的转换与储存方面的性能进行研究。首先，设计并制备了一种结构新颖的全石墨烯核—壳结构的纤维，此结构中，石墨烯纤维（直径d:30-35μm）核的表面包裹了一层三维多孔石墨烯的壳，我们把这种分级复合结构定义为石墨烯纤维的核—壳结构（GF@3D-G）。此结构将作为“核”的石墨烯纤维的高导电性、柔性与作为“壳”的多孔三维石墨烯的高比表面积有效结合起来，表现出很高的电容容量和很好的可操作性。三电极体系中，石墨烯纤维作为工作电极，铂丝和Ag/AgCl (3M KCl)分别作为对电极和参比电极，含有0.1M LiClO4的氧化石墨烯（GO）溶液作为电解质溶液。溶液中的氧化石墨烯片在电场的作用下被还原为导电的石墨烯，同时移动并自组装成三维结构排列到石墨烯纤维（GF）上，以此方法制备出全石墨烯纤维的核—壳结构（GF@3D-G）的电极材料。通过三电极循环伏安测试，发现其电容性能较单一的石墨烯纤维好很多。通过使用固体电解质（H2SO4-PVA），将两根此种电极螺旋缠绕而组装成的全固态纤维超级电容器柔性好，可方便的被编织用来做织物电子器件，亦可被做成能高度压缩和伸展的弹簧超级电容器。其次，本文还利用水热法制备出一维的石墨烯微米管，用电化学还原法在此石墨烯微米管表面和内部沉积上三维的石墨烯，增大石墨烯微米管的比表面积，并对其电容性能进行了探索研究。由于石墨烯对不同极性的化合物的吸附作用不同，故此微米管在吸附、净化污染水等方面有良好的应用前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-21
  1.1 石墨烯简介  9-14
    1.1.1 石墨烯的特性  10-11
    1.1.2 石墨烯的制备  11-12
    1.1.3 石墨烯的应用  12-13
    1.1.4 石墨烯的发展及国内外研究现状  13-14
  1.2 宏观一维石墨烯材料简介  14-17
    1.2.1 石墨烯纤维的制备  15-16
    1.2.2 关于纤维的国内外研究现状  16-17
    1.2.3 石墨烯管的制备及研究现状  17
  1.3 超级电容器简介  17-20
    1.3.1 双电层型超级电容器（EDLCs）  18-19
    1.3.2 赝电容型超级电容器  19
    1.3.3 超级电容器电极材料研究进展  19-20
  1.4 本文研究内容  20-21
第2章全石墨烯核—壳结构纤维超级电容器的制备及表征  21-34
  2.1 电化学还原法简介  21
  2.2 全石墨烯核—壳结构纤维超级电容器的制备及表征  21-33
    2.2.1 主要试剂和仪器  21-22
    2.2.2 制备过程  22-24
    2.2.3 形貌表征与性能测试  24-33
  2.3 小结  33-34
第3章弹簧电容器的制备及表征  34-37
  3.1 全石墨烯核—壳结构纤维电容器的可编织性  34-35
  3.2 弹簧电容器的制备与表征  35-36
    3.2.1 弹簧电容器的制备  35
    3.2.2 弹簧电容器的表征及性能测试  35-36
  3.3 小结  36-37
第4章三维石墨烯修饰石墨烯微米管的制备及应用  37-41
  4.1 三维石墨烯修饰石墨烯微米管的制备  37
    4.1.1 主要试剂和仪器  37
    4.1.2 制备过程  37
  4.2 结果与讨论  37-40
    4.2.1 表征结果与讨论  37-39
    4.2.2 电化学测试结果与讨论  39-40
  4.3 小结  40-41
结论  41-42
参考文献  42-49
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  49-50
致谢  50

宏观一维石墨烯材料的制备及应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文