三维网络结构石墨烯电极材料制备及电化学电容性能

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1、分类号０６４６．２１密级公开学号１２２２６６■■■＊醒圓．ｆ硕±学位论文（学术型）题目王维网络结构石墨蹄电极材料制备及电化学电容性能作者．孙秀霞指导教师雷志斌教授－级学科名称化学—级学科名称无机化学提交日期二〇—五年五月学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进巧研究工作所取得的研究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不

2、包含本人或他人己申请学位或其他用途使巧过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集化均邑在文中作了明确说明并表示谢意。一切相关的法律责本学位论文若有不实或者侵犯他人权利的，本人愿意承担任。、作者签名１：曰期：刮責释＾（戸年月曰学位论文知识产权及使用授权声明书本人在导师指导下所完成的学位论文及相关成果，知识产枚归属陕西师范大学。本人完全了解陕西师范大学有关保存、使用学位论文的规定，允许本论文被查阀和借阅，学校有权保留学位论文并向国家有关部口或机构送交论文的纸质版和电子版，

3、有权将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可化采用任何复制手段保存和汇编本论文。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时著名单位仍为陕西师范大学。保密论文解密后适用本声明。作者签名：满禾齊曰親＞／ｒ年矣月ｒ曰摘要电化学电容器，也叫超级电容器，因其充放电速度快、循环寿命长、环境友一好等优点而备受国际广泛关注。电极材料是决定超级电容器性能的主要因素之，基于石墨猪为主的超级电容器电极材料具有大的表面积、良好的导电性、独特的一导热性和优异的机械性等，是种具有广阔应用

4、前景的电极材料。但化学还原制备的二维石壁帰材料，片层之间因为具有较强的堆叠和疏水作用，Ｗ及单个片层还原伴随着物理交联、范德华力等原因导致石墨巧片层发生严重堆叠和团聚。构建石墨帰的Ｈ维网络结构不仅有利于电极材料内部电子的传输，而且降低了电解质离子在电极内部的扩散阻力，对发挥电极材料电化学性质起到重要作用。我们维泡沫縷为模板，，苯乙席为碳源通过化学气相沉积（ＣＶＤ）的方法制备了高质量Ｈ维结构石墨碳（３ＤＧ）材料。该３ＤＧ具有相互交联的结构，同时高的石墨化为电子在Ｈ维空间的快速传递提供了有利

5、的条件，因而可作为理想的质电容材料负载骨架。通过３ＤＧ与ＫＭｎ〇４之间的氧化还原反应，将Ｍｎ〇２纳米ＤＧ上－３，ＤＧＭｎ〇２多级结构．片均匀的沉积在形成了３，３ＤＧ骨架与Ｍｎ〇２的之间的紧密接触有效降低了两相么间的界面阻力，大幅度地促进了电子由３ＤＧ向Ｍｎ〇２．的传输。复合材料保持了３ＤＧ的Ｈ维交联结构，缩短Ｉ电解质离子传输途径。同时生长在犯Ｇ骨架上的Ｍｉｉ〇２纳米片提供了更多的电化学反应活性位点，提升复－Ｍｎ〇合材料的电容量。在Ｈ电极体系中测试，电流密度为２Ａ／ｇ时，３ＤＧ２复合电

6、极电容值可Ｗ达到２１０Ｆ／ｇ，经４０００次充放电循环测试后，复合电极具有较好的电容保持率－（７５％）和优异的库伦效率（９７．８％），使犯ＧＭｎ＆成为电化学储能的一理想电极材料之。石墨帰气凝胶ｌｉｌ其丰富的Ｈ维结构引起广泛关注。由于气凝胶在凝胶化过程中单个片层之间存在物理交联，导致气凝胶发生部分堆叠和团聚，引起表面积降低，储能效率不高。为了使石墨煉气凝胶满足高能量储存器件的需求，我们采用ＰＯ二－法，２ｎｍ简单、有效的Ｈ３４活化方在石墨稀维面内创制孔径为．０８．０纳米孔洞，使材料呈现出

7、多级孔洞结构。石墨帰气凝胶自身的Ｈ维交联结构，队及石墨婦二维面内的纳米孔道结构，不仅能提高电极的利用效率，而且能保证电解质离子在Ｈ维平面的传输模式，有利于电容性能的充分发挥。物理吸附测试结果得出，２憐酸活化后的石墨帰气凝胶比表面积达到１１４５ｍ／ｇ。电化学测试显示最大质量比Ｉ电容值为２０４Ｆ／ｇ，电极材料经１００００次充放电循环之后，电容的保持率为９２％。礙酸活化石墨娇方法为制备石墨烁功能材料提供了一条新途径，具有多级孔道分布的石墨婦气凝胶也将在生物传感、太阳能、纳米电子和电化学储

8、能等领域展示广阔的应用前景。：超级电容器关键词，石墨婦电极，Ｈ维结构，Ｍｎ〇２纳米片，电容性能ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ａｌｓｏｋｎｏｗｎａｓｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓａｔｔｅｎｔｉｏｎａｓｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ