分级有序介孔碳_石墨稀复合材料的制备及电化学性能研究

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1、学校代号10532学号S1313W1006分类号O646密级公开工程硕士学位论文分级有序介孔碳/石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究学位申请人姓名宋艳杰培养单位材料科学与工程学院导师姓名及职称郭坤琨教授夏磊磊高级工程师学科专业材料工程研究方向先进炭材料及复合材料论文提交日期2018年6月学校代号：10532学号：S1313W1006密级：公开湖南大学工程硕士学位论文分级有序介孔碳/石墨烯复合材料的制备及电化学性能的研究学位申请人姓名：宋艳杰培养单位：材料科学与工程学院导师姓名及职称：郭坤琨教授夏磊磊高级工程师学科专业：材料工程研究方向：先进炭材料及复合材料论文提交日期

2、：2018年6月5日论文答辩日期：2018年6月5日答辩委员会主席：马超教授PreparationandElectrochemicalPropertiesofOrderedMesoporousCarbon/GrapheneComposites.bySONGyanjieB.E.（HenanUniversityofUrbanConstruction）2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMaterialsEngineering

3、intheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorGUOKunkunSeniorengineerXIALeileiMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学

4、位论文的规定，同意学校保留并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。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I分级有序介孔碳/石墨烯复合材料的制备及电化学性能的研究摘要超级电容器作为一种新型储能装置具有循环寿命长以及充放电速率快等优点被广泛研究。但能量密度限制了电容器的广泛应用，而能量密度与电压及比电容成

5、正比，所以提高电解质的电压和电极材料的比电容有利于提高其能量密度。本论文通过复合石墨烯的方法，研究石墨烯复合对介孔碳材料结构和性能的影响，并探究复合碳材料在不同电解液中的电化学性能，主要研究内容和结论如下：(1)以苯酚与甲醛合成的酚醛树脂预聚体为碳源，嵌段共聚物F127为软模板，加入不同含量的氧化石墨烯，利用溶剂挥发自组装法成功制备出了分级有序介孔碳/石墨烯复合材料(OMC/G)。且随着PF与GO比值的改变，OMC/G的电化学性能有很大的变化。当石墨烯的含量较低时，石墨烯可能阻碍一些孔的比表面积被充分利用，当其含量进一步增大时，其容量又进一步减小，因石墨烯团聚使其可利

6、用的有效比表面积减小。当PF:GO=8.5:0.15时，OMC/G-K表现出最好的电化学性能，即在1A/g电流密度下，其容量高达276.8F/g，而OMC为193.6F/g。且经过5000次循环后，其电容保留率基本为100%。KOH活化后的OMC和OMC/G的比表面积、微孔体积和中孔体积分别增加222%、197%、204%和363%、330%、299%相比于OMC和OMC/G。此外由于石墨烯嵌入OMC基体2-13-1中,OMC/G-K复合材料的比表面积(~2109.2mg)和孔体积(1.24mg)远远大于2-13-1OMC-K的比表面积（1474.6mg）和孔体积（0

7、.84mg）。(2)以OMC/G-K为电极材料，测试其在酸性、碱性和不同盐电解液中（中性）-1的电化学性能。结果表明，在酸性和碱性电解质中，OMC/G-K的比电容为250Fg-1+略高于中性电解质(200~250Fg)，是由于离子电导率高，离子水合半径小，H-++和OH相比于Na，K有快的迁移率。在低电流密度下，分级有序介孔碳/石墨烯复合材料在水电解质中的比电容主要由电解液的导电性决定。而在高电流密度下，小的水合离子半径和大的迁移率可以提供快速的离子运输，离子进而容易吸附/解吸，从而导致更大的比电容。但因中性电解质的操作电压(1.7V)比酸性和碱性电