【摘 要】
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随着人们生活水平的提高,可穿戴技术蓬勃发展。其中,具有一定柔性、性能优异的储能器件是目前科研人员的重点研究内容。纤维状超级电容器（FSSCs）由于其独特的线状结构,不仅具有普通超级电容器所具有的功率密度高、充放电时间短等优点,还可以通过机织或针织等工艺与其他可穿戴电子设备进行集成,在可穿戴领域具有巨大潜力。然而,目前针对超级电容器的研究多集中在提高其电化学性能上,界面对于超级电容器电化学性能和结构
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随着人们生活水平的提高,可穿戴技术蓬勃发展。其中,具有一定柔性、性能优异的储能器件是目前科研人员的重点研究内容。纤维状超级电容器（FSSCs）由于其独特的线状结构,不仅具有普通超级电容器所具有的功率密度高、充放电时间短等优点,还可以通过机织或针织等工艺与其他可穿戴电子设备进行集成,在可穿戴领域具有巨大潜力。然而,目前针对超级电容器的研究多集中在提高其电化学性能上,界面对于超级电容器电化学性能和结构稳定性的关键作用尚未得到应有的重视。石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料,理论上具有超高的比表面积、极高的比电容、良好的导热性和导电性,作为超级电容器电极时可以同时充当集流体和活性材料的作用,从而解决集流体/活性材料界面接触不良的问题,在超级电容器领域具有应用广泛。然而,石墨烯片层之间存在的强π-π共轭作用会令其在使用时发生严重团聚,导致活性材料/电解质界面接触十分有限,离子运输阻力较大,使得纯石墨烯纤维电极在超级电容器领域的实际应用被大大限制。为了改善石墨烯基纤维状超级电容器存在的活性材料/电解质界面接触难等问题,提高石墨烯纤维电极的电化学性能,本课题创新性的采用对电解质具有更高的亲和性的四苯基卟啉铁对其进行插层处理,降低了电极和电解质间的接触阻力;阻碍石墨烯的再堆砌现象,增大其层间距,从而有效扩大石墨烯电极和电解质的接触面积。同时,四苯基卟啉铁上存在大量可以发生氧化还原反应从而为器件提供额外的赝电容的活性基团。插层的原理为:四苯基卟啉铁由拥有18个π电子的芳香大环和中间的金属离子配合形成。可以与氧化石墨烯发生静电吸附和π-π共轭作用,从而附着在氧化石墨烯片层上。具体内容如下:（1）利用去离子水-乙酸和二甲基亚砜-乙酸乙酯两种湿法纺丝体系制备了连续的氧化石墨烯纤维并测试其相关性能。从而得到最优的纺丝体系。（2）利用不同还原方法对氧化石墨烯纤维进行还原,旨在研究不同还原方法的优缺点,从而为之后的石墨烯基超级电容器电极研究选择最合适的还原方式,即氢碘酸溶液浸泡还原。（3）利用石墨烯和四苯基卟啉铁的π-π共轭作用,将四苯基卟啉铁成功插入石墨烯片层之间,阻碍了石墨烯的再堆砌现象,扩大了电极和电解质离子之间的接触面积,减小了电解质离子的运输阻力。组装后的纤维电极具有高面积比电容（357.54 m F/cm~2）及能量密度（7.95μWh/cm~2）。
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