石墨烯超级电容器的性能研究与优化

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2、p／，l硕士专业学位论文石墨烯超级电容器的性能研究与优化ResearchandOptimizationofPerformanceoftheGrapheneSupercapacitor作者：张然导师：何大伟北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书JIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2734922本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国

3、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：)护降年厂月／>日签字日期：洳f牛年6月lz日万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士专业学位论文密级：公开石墨烯超级电容器的性能研究与优化ResearchandOptimizationofPerformanceoftheGraphene作者姓名：张然导师姓名：何大伟Supercapacitor学号：12125926职称：教授工程硕士专业领域：光学工程学位级别

4、：硕士北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师何大伟教授的悉心指导下完成的，何大伟教授广博的学识，严谨的治学态度、深厚的学术素养和科学的工作方法对我了深远的影响，使我终生受益。在此衷心感谢三年来何大伟老师对我研究生生活和学习的关心和指导。王永生教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在我遇到问题时为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，热忱鼓励。在此向王永生老师表示衷心的谢意。富鸣教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，使我受益无穷，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期

5、间，张春华、刘永川、孙海燕等同学对我论文中的超级电容器的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。同时也感谢国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB932700和号2011CB932703)、国家自然科学基金(61335006，61378073和61077044)、北京市自然科学基金项目(批准号：4132031)。万方数据北京交通大学硕士专业学位论文摘要石墨烯的高电导率和高比表面积的特性使其非常适合做超级电容器的电极，如何实现高质量石墨烯的量产是现今研究

6、的热点。本文以改进的Hummers法制备氧化石墨，通过管式炉高温还原法制备石墨烯，并对所得产物进行XRD、SEM、TEM表征和BET比表面积测试，测得石墨烯比表面积高达853m2／g。泡沫镍和铝箔是两种常用的集流体材料，铝箔相比于泡沫镍拥有更高的电导率，但是铝箔表面过于光滑不利于活性物质粘附，本文制备了基于石墨烯的双电层的超级电容器；并通过电化学方法对铝箔表面进行刻蚀来提升超级电容器性能。具体研究内容如下：(1)分别采用1．0mol／L和1．5mol／L的Na2S04溶液做超级电容器的电解液，并对比两种超级电容器的电化学性能，结果证明1．0mol

7、／L的Na2S04溶液更适合做超级电容器电解液。(2)分别采用泡沫镍和铝箔做集流体制备超级电容器并测试两者的电化学性能，结果表明泡沫镍比未经刻蚀的铝光箔拥有更好的电化学性能，因此可以考虑对铝箔进行电化学刻蚀来提升铝箔超级电容器的电化学性能。(3)通过对铝箔进行电化学刻蚀，分析刻蚀溶液的浓度比、时间以及电流密度对电容性能的影响来找出相对优化的刻蚀工艺：在刻蚀条件为HCl、H2S04浓度比为3：l，刻蚀电流密度为70mA／cm2，刻蚀时间为140s时所得到的铝箔具备最佳的电容性能。关键词：超级电容器；石墨烯；铝箔；电化学刻蚀万方数据北京交通大学硕士专

8、业学篁笙茎垒呈璺!坠垒里!——————————————————————————————————————————————————————————一。一一ABSTRACTABSTRACT：Thehighconductivityandhighspecificsurfaceareaofgraphenemakeitverysuitableforsupercapacitorelectrodes．Nowhowtoachievehigh—qualitygrapheneproductionisahotresearch．Inthispaper,basedonthei

9、mprovedHummerspreparationofgraphiteoxide，weobtainedgraphenethroughth