石墨烯基feni复合材料的制备及其超级电容器性能研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212131470密级硕士学位论文石墨烯基Fe/Ni复合材料的制备及其超级电容器性能研究作者姓名：袁曼导师姓名：张迎九教授学科门类：理学专业名称：凝聚态物理培养院系：物理工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPreparationofgraphene-basedFe/NicompositesandresearchingtheirperformanceofSupercapacitorsB

2、yYuanManSupervisor:ZhangYingjiuCondensedMatterPhysicsPhysicalEngineeringCollegeofZhengZhouUniversityMay2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：‘[日期：>《年L月学位论文使用授权

3、声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：11曰期：年(月摘要摘要超级电容器，是一种储能机理介于传统电容元件和

4、化学电池之间的新的储能元件。近年来，超级电容器电极材料的研究热点是将碳基材料产生的双层电容与导电活性物质产生的法拉第赝电容结合起来。石墨烯与金属氧化物复合材料作为电容器电极材料同时具有两种材料的优点，石墨烯大的表面积和丰富的含氧官能团使金属氧化物纳米颗粒附着在石墨烯的表面成为可能，而金属氧化物可以利用其优异的导电性能来实现自身的法拉第赝电容，此外金属氧化物纳米颗粒的引入，降低了石墨烯片层之间的范德瓦耳斯力，抑制了其在充放电过程中发生的团聚现象，从而使石墨烯的大的比表面积得以保留。本文主要研究石墨烯与四氧化三铁复合材料以及与氧化

5、镍的复合材料的结构特点以及它们的电容性能。主要内容分为三部分：（1）氧化石墨及氧化石墨烯（GO）的制备与表征。采用改性的Hummers方法制备氧化石墨，并且研究了高锰酸钾量加入量对制备的氧化石墨的影响。结果显示随着高锰酸钾量的增加（由3g增加到6g）的过程中，氧化石墨的衍射峰位出现一个先升高再降低的过程，当天然石墨、硝酸钠、高锰酸钾的质量比例为1:1:5时制备的氧化石墨的衍射峰最高，指示此时其性能最好。随后采用两种还原方法制备石墨烯，分别是高温热还原和柠檬三酸钠绿色还原，并研究了两种方法制备的石墨烯有何异同，结果显示柠檬酸钠还

6、原得到的石墨烯比普通氮气保护下高温还原得到的石墨烯的缺陷少。（2）四氧化三铁/石墨烯（Fe3O4/G）复合材料的制备及其超级电容器性能研究。以氧化石墨为前驱体，FeCl3·6H2O为铁源，乙二醇作溶剂采用溶剂热法制备四氧化三铁/石墨烯复合材料。实验过程中通过改变FeCl3·6H2O加入量制备了不同含量比的四氧化三铁/石墨烯复合物，并研究它们作为电极材料的电极性能并与纯四氧化三铁电化学性能进行比较，实验表明，复合材料的比电容远远大于四氧化三铁纳米颗粒的比电容，其中复合材料FG1-2（FeCl3·6H2O和GO的质量比为1:2时制

7、备复合材料命名为FG1-2）性能最优越，在扫描速率为5mvs-1摘要时比电容为236.4F/g，且具有很好的循环稳定性，在循环1000次后比电容剩余率为93.1%。(3)NiO/G复合材料的制备及其超级电容器性能研究。以六水合硝酸镍为镍源，GO为制备石墨烯原料，尿素为沉淀剂，先采用水热法制备出复合物前驱体（GO/Ni（OH）2）再采用在氩气氛围下高温煅烧制备出NiO/G复合材料；并研究复合材料（NiO与GO相对质量不同的情况下的复合材料）作为超级电容器电极材料电容性能与纯NiO纳米材料电容性能进行比较。实验表明，复合材料的比电

8、容远远大于氧化镍颗粒的比电容，其中四种复合材料中复合材料2（加入Ni（NO3)2与尿素的质量分别为350mg、288mg制备的材料命名为复合材料2）性能最优越，在扫描速率为5mvs-1时比电容可达682.6F/g。关键词：超级电容器石墨烯Fe3O4NiO复合材料电极材料abs