ni-co-al层状双氢氧化物石墨烯—碳黑复合材料的制备及其超电容性能研究

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1、■，－二．．，；飞＾：分类巧：密级一！ｒｏｃ．电位代码：＝宴徽王处乂擎硕壬学位论文－－－论文题目ｉＣｏＡｌ层状双氧氧化物／石墨婦碳黑复合材料的：Ｎ制备及其超电容性能研究－，ｒ．馨副１１９０１５１学号．３２０３姚停：作—．者古业名称材丽学与工程一；，，专＿＿．ｍｔ独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发衷或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽

2、工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。？Ｉ签名日期：立／各《，巧关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容，可レッ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，保密的论文在解密后应遵循此规定。若，签名导师签名曰期。４《巧華，巧Ｐ安徽工业大学硕士学位论文论文题目：Ni-Co-Al层状双氢氧化

3、物/石墨烯-碳黑复合材料的制备及其超电容性能研究StudyonpreparationofNi-Co-Allayereddoublehydroxides/graphene-carbonblackcompositesandtheirsupercapacitiveperformance作者：姚停学院：材料科学与工程学院指导教师：郑翠红单位：安徽工业大学协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2016年6月13日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002安徽工业大学硕士学位论文摘要Ni-Co-Al层状双氢氧化物/石墨烯-碳黑复合材料的制备

4、及其超电容性能研究摘要超级电容器作为一种新型储能器件，由于其功率密度高、寿命长及安全性好等优点，在消费电子、新能源电动车以及后备电源等方面发挥着重要作用，引起科学界广泛的关注。但超级电容器能量密度较低、原料成本高、生产工艺不完善等缺点却严重的限制了其进一步的推广与应用，为研发高性能超级电容器，各国科学工作者开展了大量的研究工作。镍基层状双氢氧化物(Ni-basedLayereddoublehydroxides,LDHs)具有比电容高、循环性能好和成本低的优点，但其电子电导率低，因而倍率性能较差。石墨烯具有独特的二维结构以及卓越的物理化学

5、性质。改性后的纳米碳黑具有分散性好、尺寸小、电导率高和价格低廉等优势。将三者适当复合，控制其化学/相组成、结构和微观形貌，产生显著协同效应，有望获得高性能的超级电容器电极材料，对研发高性能超级电容器具有重要意义。本文合成了Ni-Co-Al-LDHs/石墨烯-碳黑复合材料，采用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、热重-差热(TG-DSC)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和电化学阻抗谱(EIS)测试技术，对其组成、结构及电化学性能进行了研究。主要内容和结果如下：(1

6、)以水合肼为还原剂，采用水热法还原氧化石墨烯与氧化碳黑的均匀混合液，制得石墨烯-纳米碳黑复合碳材料。结果表明，纳米碳黑颗粒作为空间隔离物，插入到石墨烯片层之间，有效的抑制了石墨烯的再团聚，增加了石墨烯片层间距，形成具有开放纳米通道的三维结构。当石墨烯与碳黑的质量比为95:5时，制得的石墨烯-碳黑碳复合材料样品显示双电层电容特性，具有较小的内阻；电流密度为1A/g时，比电容为233.3F/g，远高于纯石墨烯的比电容(172.7F/g)，经2000次充放电循环后，电容未见明显衰减，表现出极好的循环稳定性。(2)采用水热法制得Ni0.67Co

7、xAl0.33-x-LDHs/石墨烯-碳黑(x=0,0.10,0.20,0.30)复合2+3+材料，研究Co、Al离子掺杂量与Ni0.67CoxAl0.33-x-LDHs/石墨烯-碳黑复合材料样品的组成、结构和电化学性能之间的关系。结果表明，Ni0.67Co0.10Al0.23-LDHs/石墨烯-碳黑复合材料样品具有最好的电化学性能，在放电电流为1A/g时，测得的比电容为1450F/g，当放电电流密度增加到40A/g时，比电容仍高达820F/g，在10A/g充放电2000循环后，容量衰减5.6%。Ni0.67Co0.10Al0.23-L

8、DHs/石墨烯-碳黑复合材料具有较高的比电容、良好的倍率性能和较高的循环稳定性。I安徽工业大学硕士学位论文摘要(3)通过改变水合肼还原氧化石墨烯与氧化碳黑均匀混合液的时间，制备还原程度不同的石墨烯-碳黑复合