聚吡咯石墨烯复合材料的制备及其用于超级电容器电极材料的性能研究

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1、分类号——UDC密级——编号——弹中研鬣火等硕士学位论文超级电容器电极材料的性能研究学位申请人姓名：刘垒申请学位学生类别：全目刿硕士申请学位学科专业：化鲎工程指导教师姓名：奎先生副教授⑨硕士学位论文聚吡咯／石墨烯复合材料的制备及其用于超级电容器电极材料的性能研究论文作者：刘珍指导教师：朱先军副教授学科专业：化学工程研究方向：电化学华中师范大学化学学院2014年5月⑨硕士学位论文MASTER‘STHESISSynthesisofPolypyrrole／GrapheneCompositeandtheirApplicationinElectrodeMaterialsofSupercapacitor

2、sAThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementFortheM．S。DegreeinChemicalEngineeringZhenLiuPostgraduateProgramCollegeofChemistryCentralChinaNormalUniversitySupervisor：XianjunZhuAcademicTitle：AssociateProfessorSignatureApprovedMay,2014⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的

3、学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。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。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：剜珍日期：如烨年乡月27日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。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，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论

4、文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：主．J矽日期：20／Z／-岁月27日导师签名：掌日期：沙砰年夕苫翥篡掣参即言篓孙罗铄扩日期：如悍年多月2(}日日期纱多铎纩月功日⑧硕士学位论文MASTER‘STHESIS摘要超级电容器是一种介于二次电池和传统电容器之间的新型储能装置，具有充放电速度快、能量密度高、循环寿命长和使用温度范围宽等特点。在能源紧缺的当今，人们开始寻找可循环替代能源，因此超级电容器这类新型储能装置的研究显得尤为重要。超级电容器的电极材料直接影响其性能，

5、电极材料就成了该领域的研究热点。石墨烯(GNS)是一种具有二维片层结构的碳材料，由于其较大的表面积、较高的导电性和循环稳定性，作为超级电容器电极材料受到很大的吸引力。聚吡咯(PPy)作为一种典型的导电聚合物，具有较大的比表面积、较好的电容性能和环境友好等优点，作为超级电容器电极材料具有很好的应用前景，然而PPy的循环稳定性和加工性能较差，从而限制了PPy的应用。为了克服这些缺点，我们通过将PPy与GNS材料复合，来改善PPy电极的循环性能，同时优化了GNS电极的电容性能。本论文探讨了GNS、PPy以及PPy／GNS复合材料的电化学性能。主要研究内容如下：1．通过化学氧化还原方法制备了石墨烯(

6、GNS)，在lmol／LnES04电解质溶液中进行电化学性能测试。采用扣式电池测试了GNS电极的恒电流充放电曲线，结果表明：在0．5A／g电流密度下，GNS电极的首次放电比容量达97．3F／g，经过1000次恒流充放电循环后GNS电极的比容量为91．1F儋，其比容量保留率达97．6％，说明GNS电极具有较高的循环稳定性。在三电极体系中，采用电化学工作站测试了GNS电极在不同扫描速率下的CV曲线，随着扫速的增加GNS电极的比容量下降，扫速为10mV／s时，GNS电极比容量为150．4F／g，当扫速增加到50mV／s，其比容量为119．3F／g。2．以FeCl3"6H20为氧化剂，在O．05mo

7、l／LHCI体系中，通过化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)。在lmol／LHES04电解质溶液中分别采用恒电流充放电和循环伏安法等方法测试了PPy电极的电化学性能。结果表明：在0．5A／g电流密度下，PPy电极的首次放电比容量为400．0F／g，经过1000次充放电循环后，PPy电极的比容量下降为344．4F／g，其比容量保留率为86．1％，说明PPy电极衰减过快、循环稳定性较差。在10mV／s时，PPy电极的