【摘 要】
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本文使用廉价、便捷、易于实际应用的电化学剥离法制备石墨烯,并将该方法丰富扩展,制备出电化学性能好,储能性能优异的石墨烯复合材料,来作为超级电容器的电极材料,并利用各种材料的表征技术和电化学测试方法,对石墨烯复合材料的形貌及超级电容器性能进行分析和评估,具体归纳如下:(1)采用简单易行,反应温和且成本低廉的电化学剥离法制备石墨烯,对不同的电压制备的真空抽滤得到的石墨烯和铜箔上形成石墨烯薄膜进行材料表
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本文使用廉价、便捷、易于实际应用的电化学剥离法制备石墨烯,并将该方法丰富扩展,制备出电化学性能好,储能性能优异的石墨烯复合材料,来作为超级电容器的电极材料,并利用各种材料的表征技术和电化学测试方法,对石墨烯复合材料的形貌及超级电容器性能进行分析和评估,具体归纳如下:(1)采用简单易行,反应温和且成本低廉的电化学剥离法制备石墨烯,对不同的电压制备的真空抽滤得到的石墨烯和铜箔上形成石墨烯薄膜进行材料表征和电化学测试,结果表明10V电压下电化学剥离石墨烯的层数和缺陷程度最少,对应的石墨烯铜箔电容性能最好。(2)将10V电压下电化学剥离的石墨烯铜箔作为基底,用氢气泡模板法制备出石墨烯/多孔镍复合材料。通过扫描电子显微镜和能谱图观察并确定多孔镍的孔壁上有石墨烯的存在;采用三电极电化学测试体系,在1mol/LKOH溶液中1mA/cm2电流密度的条件下,多孔镍与石墨烯复合后比电容值从476.2mF/cm2提升到846.2mF/cm2。(3)将石墨箔电化学剥离得到石墨烯骨架,再在其上调控镍离子的浓度得到镍/氢氧化镍修饰的石墨烯骨架复合材料。透射电镜显示Ni(C2)-EGF的石墨烯骨架上有均匀的圆形氢氧化镍纳米粒子的分布;采用三电极电化学测试体系,在6mol/L KOH溶液中10mA/cm2的电流密度下比电容值可达到5.7F/cm2,能量密度为194.8μWh/cm2,功率密度为2.48mW/cm2,并且在电流密度增长到50mA/cm2的情况下,从5.7F/cm2降低到3.9F/cm2,仅减少了32%,倍率性能良好,循环稳定性也十分优异(1000次循环伏安后有95%的电容保持率)。(4)首先在铜箔表面制备镍镀层,然后采用电化学剥离法制备石墨烯层,对石墨烯/镍镀层电氧化增强电容性能,得到石墨烯/镍镀层电氧化复合材料,对该复合材料增加其层数合理优化电容性能,得到最合理的多层结构是石墨烯/镍镀层电氧化五层结构复合材料,采用三电极电化学测试体系,在1mol/L KOH溶液中1mA/cm2的电流密度的条件下,比电容值可达1.64F/cm2。
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