【摘 要】
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随着柔性可穿戴电子器件的兴起与快速发展，研发与之匹配并能够良好供能的柔性电化学储能器件成为目前研究热点。当前，柔性超级电容器受到了人们的格外关注。但其低电化学储能性能是其应用的主要瓶颈之一，开发高性能柔性电极材料是解决上述问题的关键。在本论文中，着重研究了石墨烯基复合纱线电极材料。以石墨烯构筑了柔性纱线基底，通过进一步原位生长导电金属有机框架化合物，发展了两种高性能的纱线柔性电极，探索了其相应纱线超级电容器性能与应用前景。详细的研究内容如下：
（1）以石墨为原料合成氧化石墨烯悬浮液，使用湿法纺丝
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随着柔性可穿戴电子器件的兴起与快速发展，研发与之匹配并能够良好供能的柔性电化学储能器件成为目前研究热点。当前，柔性超级电容器受到了人们的格外关注。但其低电化学储能性能是其应用的主要瓶颈之一，开发高性能柔性电极材料是解决上述问题的关键。在本论文中，着重研究了石墨烯基复合纱线电极材料。以石墨烯构筑了柔性纱线基底，通过进一步原位生长导电金属有机框架化合物，发展了两种高性能的纱线柔性电极，探索了其相应纱线超级电容器性能与应用前景。详细的研究内容如下：
（1）以石墨为原料合成氧化石墨烯悬浮液，使用湿法纺丝技术在酸性凝固浴中将氧化石墨烯纺成氧化石墨烯（GO）纱线。使用氢碘酸将氧化石墨烯进行还原，得到石墨烯（rGO）纱线，作为柔性纱线电极的基底。在石墨烯纱线上原位生长导电金属有机框架（MOF）化合物，制备出石墨烯/铜金属有机框架化合物（rGO/Cu-MOF）复合纱线电极材料。rGO/Cu-MOF纱线在电化学测试中表现出了优良的性能。在5mV/s扫速下，比电容达到44.6mF/cm2。同时，该电极材料也展现出了良好的循环稳定性以及柔性。组装的对称型全固态超级电容器在功率密度为2.54μW/cm2时，能量密度可达0.51μWh/cm2。
（2）使用金属铜丝（Cu）作为合成纱线电极材料的基底，使用水热法在铜丝上包裹石墨烯（rGO）层。再通过在石墨烯上生长层氢氧化铜（Cu(OH)2）作为铜源，用水热法在纱线表面合成3D棒状结构导电MOF纳米阵列层，制备出铜丝/石墨烯/金属有机框架化合物（Cu/rGO/MOF）复合纱线电极材料。在0.5mA/cm2的电流密度下，该材料的比电容达到591mF/cm2。组装的非对称型全固态超级电容器显示出了优异的电化学储能性能和柔性。在180°下经过100次弯折，比电容仍能保持89%。该超级电容器在功率密度为99.8μW/cm2时的能量密度为3.05μWh/cm2。
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