基于石墨烯復合氣凝膠材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、近年來，超級電容器由于具有功率密度大，循環(huán)性能好，快速充放電等優(yōu)點，受到越來越多的關注。石墨烯基復合氣凝膠導電性能好，環(huán)境友善，電化學活性高和理論比表面積大，被認為是最有潛力的超級電容器電極材料之一。本論文以石墨烯氣凝膠復合雙金屬氧化物為研究對象，通過水熱法、溶劑熱法等方法，制備了基于石墨烯氣凝膠的復合物，并對制備材料的微觀結構和電容性能進行了研究。主要研究內容如下:
　　通過采用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯，經過一步水

2、熱法制備了3D石墨烯氣凝膠。其獨特的結構不但可以抑制石墨烯片之間的再堆疊，還可以提供大的表面積。作為電極材料時，直接把活性物質壓在泡沫鎳上，無需粘接劑和導電劑，并對石墨烯氣凝膠做了結構表征和電化學性能測試。在1A/g電流密度下，石墨烯氣凝膠比電容是197.5F/g。顯示良好的電化學性能。
　　在此基礎上，通過一種溫和的水熱法制備3D多孔Bi2WO6-rGO復合氣凝膠用作超級電容器電極材料。相對于純的Bi2WO6，3D多孔復合物顯示

3、更好的比電容，復合物在電流密度0.75A/g時比電容是268.7F/g，在3A/g的電流密度下，循環(huán)1000次后電容保留率是81％。這些顯著的電化學性能可能歸因于3D多孔rGO氣凝膠結構支撐Bi2WO6的獨特結構。這種結構提供良好的導電基底和離子擴散通道。這些結果表明3D石墨烯氣凝膠上負載雙金屬氧化物在超級電容器裝置中有潛在的應用。
　　接著一步溶劑熱法原位合成CoFe2O4-rGO復合氣凝膠。CoFe2O4納米粒均勻的分布于3D

4、石墨烯表面。這種復合材料作為超級電容器的無粘性電極材料時，通過調節(jié)復合物中GO的含量可以得到CoFe2O4-rGO復合氣凝膠的電化學性能。當復合物中GO的濃度為3.5mg/mL時，CoFe2O4-rGO復合物氣凝膠電極在0.5A/g電流密度下的比電容為365F/g。相對于純的CoFe2O4電極材料，高于其68％的比電容。此外，基于CoFe2O4-rGO和rGO組裝成非對稱型超級電容器時，在650W/kg的功率密度下，其能量密度是17.8