超级电容器用聚吡咯石墨烯复合储能材料研究

《超级电容器用聚吡咯石墨烯复合储能材料研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201170240学校代码密级硕士学位论文超级电容器用聚吡咯/石墨烯复合储能材料研究学位申请人张芳：学科专业：应用化学指导教师：董泽华教授答辩日期：2014.1.13万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringPreparationandCharacterizationofPPy/GHnanocompositesasSupercapacitorElectrodeCandid

2、ate:FangZhangMajor:AppliedChemistrySupervisor:Prof.DongZehuaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结

3、果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要导电聚合物、石墨烯材料

4、作为超级电容器电极材料有较好的应用前景，但是导电聚吡咯（PPy）电极材料在反复充放电过程中容易发生主链结构的断裂、孔结构的坍塌，导致电极材料的容量下降和循环寿命衰减。本文采用不同方法制备了PPy/GHs（Graphenehydrogel，石墨烯水凝胶）复合材料，发现GH的加入可显著减缓PPy降解。特别是高温碳化PPy或PPy/GH所形成的三维多孔碳材料，极大地增加了复合材料的比表面积、比电容和循环寿命。本文首先通过化学氧化法制备了不同形貌（颗粒状、中空状、片层状）的PPy。电化学测试表明：颗粒状PPy的比电容最大，在扫速为10

5、mV/s时，其比电容可达228.29F/g，但随着扫速增加，其比电容衰减较快，这是因为PPy在充放电过程中，其主链会发生膨胀/收缩，导致孔结构坍塌，比表面积和比电容下降。循环寿命测试发现：片层结构的PPy容量稳定性最高，在2A/g的电流密度下，循环充放电1500次，其容量保持率达到80%。考虑到酸性或碱性条件电化学聚合的PPy孔结构差距很大，本文还分别在不同pH值下进行吡咯的聚合，并测试了酸性聚合和酸碱交替聚合PPy的电化学性能，结果显示，酸碱交替聚合PPy不仅具有优良的导电性，还呈现出规整的孔结构特征，有利于电解液离子在孔道

6、中传输，使电荷传递电阻减小，比容量增加。本文还利用水热法和静态化学氧化法制备了不同质量比的PPy/GHs复合电极材料。PPy/GH15复合材料的CV曲线呈矩形，具有对称的电流-电位特性，证明该复合材料有良好的导电性及电化学可逆性。与PPy、GH等一元材料相比，PPy/GH15复合材料具有更大的比容量、更高的功率密度和更长的循环寿命，微观形貌观测表明：PPy/GH15复合材料中的GH片层结构不仅延缓了PPy降解，提高了孔隙结构的刚度，也有效提升了电极材料的储电性能。最后，本文还将PPy或PPy/GH复合物与KOH混合，然后于高温

7、(700℃)和N2保护下碳化，制备了三维多孔碳材料。BET测试表明：两种碳化材料的比表面积均2显著增加，分别达到1782.1、2061.0m/g。电流密度为2A/g时，PPy/GH碳化孔材料的比电容可达530.32F/g，电流密度为20A/g下循环5000次，比电容衰减仅为8.4%。表明PPy/GH碳化三维多孔材料符合高性能超级电容器电极材料的要求，为超级电容器电极材料的大批量、绿色生产提供了一种全新方式。关键词：超级电容器聚吡咯/石墨烯复合材料协同作用水热反应高温热解I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractPoly

8、pyrrole(PPy)hasshowngreatpromiseinvariousapplicationssuchaslithium-ionbatteries,sensors,andsupercapacitorsduetoitsexceptionalelectriccondu