石墨烯基复合储能材料的制备及其在超级电容器中的应用

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：石墨烯基复合储能材料的制备及其在超级电容器中的应用ThePreparationofGraphene-basedCompositesandtheirApplicationinSupercapacitors作者姓名：林沃荣指导教师姓名及学位、职称：袁定胜博士、教授学科、专业名称：物理化学论文提交日期：2015年5月论文答辩日期：2015年5月答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：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及取得的研究成果。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过的研究成

2、果，也不包含为获得暨南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表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日2015届暨南大学硕士学位论文学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权暨南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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。摘要本文旨在探索使用廉价、环保、简单、易于实际应用的方法来制备具有优越储能性能的电极材料，通过采

3、用各种表征技术，对电极材料的结构和形貌加以分析，并模拟超级电容器对电极材料性能进行更准确地评估。具体归纳如下：（1）我们采用绿色环保、简单易行、原料来源丰富的方法制备出高电化学储能性能的电极材料,即细菌纤维素与氧化石墨烯复合后再炭化的石墨烯—碳纳米纤维复合物（rGO@CNF），这使细菌纤维素衍生出的碳纤维插入石墨烯的片层中。由于其具有独特的网状结构，rGO@CNF在6MKOH为电解液的三电极体系下有超高的比电容2（263F/g）。在双电极体系下的面积比电容达54.5mF/cm,并且该对称超级电容器在循环5000圈后仍然有95.5%的保持率。（2）我们利用低成本，环境友好和可规模化生

4、产的水热方法制备了介孔钴/铝水滑石（Co/AlLDHs）纳米片正极材料，这个电极材料的比电容值可达1158F/g；利用改进的Hummer法制备剥离效果好的氧化石墨烯，并用绿色简单的水热法还原成石墨烯并作为负极材料。使用以上两种电极材料成功设计了一个非对称超级电容器，该非对称超级电容器（ASC）有优秀的电化学性质，即34.7Wh/kg的能量密度和5.6kW/kg的最大功率密度，循环稳定性能也非常优越（2000圈后有93%保持率）。（3）我们采用简单的水热法合成了一种Co/Al水滑石纳米片包裹碳布（CC@Co/AlLDHs）的电极材料作为超级电容器的正极，该电极材料在三电极测试中有着优

5、秀的储能性能；通过简单的方法将石墨烯与碳布复合应用为超级电容器的负极，这是依据石墨烯的自组装粘附于碳布上的。这两个电极都无须添加粘合剂与导电剂，使用这两个正负极组装成一个三明治结构的柔性半固态超级电容器，该非对称超级电容器有着优越的电化3学性能（能量密度0.61mWh/cm）。关键词：超级电容器；Co/Al水滑石；石墨烯；复合材料IABSTRACTThemotivationofthispaperisfocusesonexploringalow-cost,environmental,simple,andgreenmethodtopreparematerialswithagoodcap

6、acitiveperformance.Thestructureandmorphologiesofthematerialsareinvestigatedbyvariouscharacterizationmethods.Asuper-capacitorwasdesigntoaccuratelyevaluatethecapacitiveperformanceoftheelectrodematerials.Therelativestudycanbesummarizedasfollows:Wecarriedoutagreen,simpleandcost-effectivemethodtopr

7、eparehigh-performanceelectrodematerials.rGO@CNFwaspreparedbyinsertingthebacterialcelluloseintothelayerofgraphene,andthencarbonizingthematacertaintemperature.ThespecificcapacitancevalueofrGO@CNFcanbeupto263F/ginthree-electrodesystembecau