石墨烯和石墨烯氢氧化镍复合材料的制备及电容性能

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文石墨烯和石墨烯／氢氧化镍复合材料的制备及电容性能作者姓名：张淑博指导教师：霍玉秋副教授东北大学理学院化学系申请学位级别：硕士学科类别：理学学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：物理化学2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：何荣桓教授王淑兰教授姚淑华教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinphysicalchemistryThepreparationandcapacitancepropertiesofgrapheneandgraphene／nickelh

2、ydroxidecompositematerials-‘-一ByZhangShuboSupervisor：AssociateProfessorHuoYuqiuNortheasternUniversityJuly2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：彩蝴、日期：w／4．6·弓。学位论文

3、版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、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磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时IN为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：缈努签字日期：‘矽心．多．弓D导师签名：乍叠睫I’一签字日期：≯of(f．占．乡D万方数据左j垦盘堂亟±堂鱼迨垂摘要石墨烯和石墨烯／氢氧化镍复合材料的制备及电容性能摘要本文以石墨为原料，采用Hummers法得到氧

4、化石墨，利用环境友好的电化学还原法在O．05M的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液中制备了石墨烯，采用水热法制备了石墨烯／氢氧化镍复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、差热．热重分析(TGA．DSC)、X射线粉末衍射(XRD)技术对石墨烯和石墨烯／氢氧化镍复合材料的结构进行表征，用透射电子显微镜(TEM)观察石墨烯的形貌，采用扫描电子显微镜(SEM)观察石墨烯／氢氧化镍复合材料的形貌，并利用恒电流充放电、交流阻抗、循环伏安技术研究了石墨烯在pH=13的硫酸钠溶液中的电容性能和石墨烯／氢氧化镍复合材料在1MKOH溶液中的电容性能。石墨烯的FT-IR，XR

5、D，TGA．DSC结果表明氧化石墨烯被成功地还原为石墨烯。电容分析结果表明还原时间为1h，电极质量为1．2mg时，石墨烯电容性能最佳。该条件下制得的石墨烯电极，在．1～0．4V电位窗范围内，电流密度为0．65A／g，pH=13的Na2S04溶液中，单电极比电容可达254．9F／g，充放电循环1000次后，仍然保持84％的电容量，具有良好的循环稳定性。组装了石墨烯一石墨烯对称型超级电容器，在0．65A／g电流密度下，其比电容为46．6F／g，能量密度达12．7Wh／kg，在6．5～g的电流密度下，其功率密度为921lW／kg，充放电1000圈

6、，比电容为原来的77％，循环性能有待提高。石墨烯／氢氧化镍的FT-IR，TGA．DSC，XRD，SEM结果表明复合材料中既存在石墨烯，也存在D．Ni(OH)z。电容分析结果表明，水热时间为10h，石墨烯与氢氧化镍的质量比为1：7，单电极质量为2．6mg时，石墨烯／氢氧化镍电极的电容性能最佳。该条件下制得的石墨烯／氢氧化镍电极，在0-0．5V电位窗下，3．8A／g电流密度下，复合电极的比电容可达1488F／g，循环2000圈后，比电容保持原来的72％，循环性能有待提高。组装了石墨烯．石墨烯／氢氧化镍非对称型电容器，在O．28A／g电流密度下，

7、其比电容为41．9F／g，能量密度和功率密度分别为3．7Wh／kg和220。9W／kg，充放电1000圈，比电容保持原来的95％，具有良好的循环稳定性。万方数据丕皇垦盘茔亟±芏堡逾塞擅璺关键词：石墨烯；氢氧化镍；复合材料；比电容万方数据查j垦盘生题±鲎焦坌塞叁b墨主[坌丛，一oJ●1-‘IJ■o。1heDreDaratlonandcapacitancepropertiesolgrapheneandgraphene／nickelhydroxidecompositematerialsAbstractGraphene(ERGO)wasobtain

8、edbyarapid，effectiveandeco-friendlyelectrochemicalmethodin0．05Mpotassiumbiphthalatesoluti