ni(oh)2-石墨烯复合材料的制备及电容性能研究

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1、Ni(OH)2/石墨烯复合材料的制备及电容性能研究SynthesisandCapacityPerformanceofNi(OH)2/GrapheneCompositeMaterials学科专业：应用化学研究生：石昕指导教师：王宏智副教授天津大学化工学院2017年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：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天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要超级电容器作为先进的储能装置，满足了不断增长的能源存储需求。单一的双电层电容器或法拉第电容器在实际应用中会受到制约，采用复合材料作为超级电容器的电极

3、材料，可以改善单一电容器的劣势，拓宽超级电容器的应用范围。本文在水热法制备石墨烯和Ni(OH)2的基础上，采用一步水热法制备了Ni(OH)2/石墨烯复合电极材料，并对其电容性能做了相应研究。采用改进Hummer法制备的氧化石墨氧化程度高，片层上有大量含氧官能团存在。在水热条件下大部分含氧官能团被除掉，得到呈卷曲褶皱状态的还原氧化石墨烯（rGO）。在3Ag-1的电流密度下充放电循环2000次后，rGO电容保持率为83.11%，显示出较好的循环稳定性。采用水热法制备Ni(OH)2时，通过控制反应条件，可以得到不同形貌和性能的Ni(OH)2材料。最佳工艺条件下（PSS质

4、量为200mg，H2O与(CH2OH)2体积比为1:1，水热时间为10h，水热温度为180℃）制备的Ni(OH)2属于β-Ni(OH)2晶型，表面荷正电，是由纳米片自组装而成的花状球，粒径在1.7-3.5μm之间。当电流密度为3Ag-1时，Ni(OH)-12的比容量值可达到505Cg。采用一步水热法制备Ni(OH)2/rGO复合材料时，通过控制反应条件，可以得到不同形貌和性能的Ni(OH)2/rGO复合材料。最佳条件下（NiCl2·6H2O与氧化石墨的质量比为2.67:1，CTAB的质量为200mg，H2O与(CH2OH)2体积比为1:1，水热温度为180℃，水热

5、时间为12h）制备的Ni(OH)2/rGO复合材料，rGO片层与Ni(OH)2花状球之间依靠静电作用力结合，整体形貌表现为柔软的rGO穿插在各Ni(OH)-12花状球之间。当电流密度为3Ag时，复合材料的比容量可达到648Cg-1。在经过2000次充放电循环过程后，Ni(OH)2/rGO复合材料的比容量保持率可达到89.50%，优于纯相Ni(OH)2的75.97%。这主要得益于Ni(OH)2与rGO之间的协同作用。关键词：超级电容器，石墨烯，Ni(OH)2，复合材料，水热法I万方数据ABSTRACTAsanadvancedenergystoragedevice,s

6、upercapacitorisabletomeetthegrowingdemandforenergystorage.However,eitherthesingledouble-layersupercapacitororFaradaicsupercapacitor’spracticeapplicationsarerestricted.Whenusingcompositesassupercapacitorelectrodematerials,theweaknessofthesinglesupercapacitorcanbeimproved.Inthispaper,we

7、preparedNi(OH)2/graphenecompositeelectrodematerialsbyone-stephydrothermalmethodbasedonthethepreparationofgrapheneandNi(OH)2,andstudiedtheircapacityperformance.TheoxidizedgraphitepreparedbytheimprovedHummermethodhasahighdegreeofoxidationandtherearealargenumberofoxygenfunctionalgroups.U

8、nderh