【摘 要】
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由于全球范围内的化石能源的存储量越来越少,对于新能源的开发和利用迫在眉睫。同时,对于超级电容器的研究也受到了越来越多的关注。本论文致力于通过简单的方法制备新型超级电容器电极材料。先以一步水热法制备了还原氧化石墨烯（rGO）/碳纳米管（CNTs）复合水凝胶,再分别与有机小分子对苯二酚（HQ）、过渡金属氧化物锰酸锂（LMO）、导电聚合物聚苯胺（PANI）复合,得到三元纳米材料。具体内容分为以下四个部分
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由于全球范围内的化石能源的存储量越来越少,对于新能源的开发和利用迫在眉睫。同时,对于超级电容器的研究也受到了越来越多的关注。本论文致力于通过简单的方法制备新型超级电容器电极材料。先以一步水热法制备了还原氧化石墨烯（rGO）/碳纳米管（CNTs）复合水凝胶,再分别与有机小分子对苯二酚（HQ）、过渡金属氧化物锰酸锂（LMO）、导电聚合物聚苯胺（PANI）复合,得到三元纳米材料。具体内容分为以下四个部分:1.以草酸作为还原剂,采用一步水热法将氧化石墨烯（GO）和回流酸化处理后的CNTs自组装合成rGO/CNTs水凝胶。电化学测试结果显示:当电流密度为0.5 A·g-1时,rGO/CNTs的比电容达到142 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行充放电2000次循环后,rGO/CNTs的比电容保留了99%。2.以草酸作为还原剂,采用一步水热法将HQ与GO、酸化的CNTs复合直接合成rGO/CNTs/HQ水凝胶。与rGO/CNTs相比,rGO/CNTs/HQ的电化学性能得到了提高。电化学测试结果显示:在0.5 A·g-1的电流密度下,rGO/CNTs/HQ的比电容可以达到219 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行在充放电2000次循环后,rGO/CNTs/HQ的比电容保留了94%。3.以制备的rGO/CNTs水凝胶为基体,通过氧化还原反应原位低温水热合成rGO/CNTs/LMO纳米复合材料。与纯LMO纳米颗粒相比,rGO/CNTs/LMO在比电容、循环性能和倍率能力等方面表现的更加优异。在0.5 A·g-1的电流密度下,rGO/CNTs/LMO的比电容可以达到396 F·g-1,远高于纯LMO的221 F·g-1。在10 A·g-1的电流密度下,比电容仍然还有309 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行充放电2000次循环后,rGO/CNTs/LMO的比电容保留了93%。4.以制备的rGO/CNTs水凝胶为基体,在氧化剂过硫酸铵（APS）的作用下,采用低温化学氧化将苯胺单体原位聚合在rGO/CNTs水凝胶上,形成rGO/CNTs/PANI复合材料。经电化学测试,在电流密度下为0.5 A·g-1时,rGO/CNTs/PANI的比电容为372 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下充放电2000次循环后,rGO/CNTs/PANI的比电容保留了70%。
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