石墨烯复合材料在超级电容器中的应用研究

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1、万方数据沈阳大学硕士学位论文论文题目：互墨堕墨盒塑型垄塑壑皇窒堂!箜窒望翌窒作者：李光彬指导教师：堡塑重塾握论文答辩日期：2014年12月23日学位授予单位：沈阳大学单位：婆堕銮堂万方数据AMaster’SThesisinMaterialsScienceAPPLIEDRESEARCHOFGRAPHENECOMPOSITEⅣ队TERILSINTlIESUPERCAPACITORCandidate：LiGuangbinSupervisor：ProfessorHouZhaoxiaSchoolofMechanicalEngineer

2、ingShenyangUniversityDecember23，2014万方数据独创性说明本人郑重声明：所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。签名：查整垄鲣日期：兰!兰：!三：蔓关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交

3、论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)签名：垄墨煎导师签名：1彖冁日期：万方数据摘要超级电容器作为一种新型储能器件，其充放电效率高、比电容大、循环稳定性好且绿色环保，成为近年来的研究热点。石墨烯具有较大的比表面积，良好的力、电、光、热学性能，在诸如传感器、锂电池、催化剂、超级电容器等领域有着广泛的应用。聚苯胺是一种有机导电聚合物，石墨烯／聚苯胺复合材料用于超级电容器电极材料时，会产生赝电容效应使其电极性能有较大的提高。

4、本论文致力于开发一种制备方法简单、高效，电化学性能优异的石墨烯／聚苯胺复合材料电极，取得的主要进展如下：1．本论文采用三种改良的Hummers法制备了氧化石墨，将它们记为GO．1、GO-2和GO．3。区别在于GO—l的氧化时间最长，GO一3的氧化剂用量最少，GO-2的氧化时间和氧化剂用量在二者之间。根据检测结果发现，GO-2法制备的氧化石墨片层间距适中，结构有序性较好，所带的羟基、羧基、环氧基等官能团较多，综合考虑其结构和形貌，GO．2法制备的氧化石墨有利于与聚苯胺复合制备氧化石墨烯，聚苯胺复合材料。2．本论文采用不同的氧化

5、剂原位聚合合成聚苯胺，L-PANI法中氧化剂为过硫酸铵，与苯胺单体的物质的量比为l：l，W—PANI法中氧化剂为二氧化锰，与An的质量比为l：l。其中，L-洲法合成的聚苯胺呈短棒状结构，孔径分布均匀，没有发生严重的层叠现象。将CA)-2法制备的氧化石墨粉体在盐酸中分散形成氧化石墨烯分散液，采用L．PANI法制备氧化石墨烯／聚苯胺复合材料。对该复合材料进行了红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析和热重分析，结果表明聚苯胺分布在氧化石墨烯片层的边缘，有新的C-NoC生成。3．采用普通化学还原法和水热还原法及不同的还原剂对氧化

6、石墨烯，聚苯胺复合材料进行还原，两种方法分别记为HrG／PANI和SrG／PANI。通过红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析和热重分析发现，两种方法都能够较好的将氧化石墨烯中含氧官能团还原，由于SrG／PANI法得到的复合材料在高温高压下进行，复合材料结构被破坏，综合考虑，HrG／PANI法要比SrG／PANI法得到的复合材料的性能更好。l万方数据沈阳大学硕士学位论文4．本论文将普通化学还原得到的石墨烯、L-PANI法合成的聚苯胺和HrG／PANI法还原得到的石墨烯／聚苯胺复合材料制备成电极，在三电极体系下测试它们的循

7、环伏安特性和交流阻抗性能。结果显示在10mWs的扫描速率下，石墨烯，聚苯胺复合材料电极的比电容有所提高，达到74．64F／g。关键词：石墨烯，聚苯胺，复合材料，超级电容器ll万方数据AppliedresearchofgraphenecompositematerialsinthesupercapacitorAbstractAsanewtypeofenergystoragedevice，supercapacitorhashighefficiencyofcharge-discharge，specificcapacitance,go

8、odcyclingstabilityandenvironmentalprotection,itbecomearesearchhotspotinrecentyears．Graphenehaslargerspecificsurfacearea,goodmechanical，electricit