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《超級電容器用聚吡咯石墨烯復合儲能材料研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號學號M201170240學校代碼密級碩士學位論文超級電容器用聚吡咯/石墨烯復合儲能材料研究學位申請人張芳：學科專業(yè)：應用化學指導教師：董澤華教授答辯日期：2014.1.13萬方數(shù)據(jù)AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringPreparationandCharacterizationofPPy/GHnanocompositesasSupercapacitorElectrodeCandid
2、ate:FangZhangMajor:AppliedChemistrySupervisor:Prof.DongZehuaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2014萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)
3、果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權華中科技大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在年解密后適用本授權書。本論文屬于不保密□。（請在以上方框內(nèi)打“√”）學位論文作者簽名：指導教師簽名：日期：年月日日期：年月日萬方數(shù)據(jù)華中科技大學碩士學位論文摘要導電聚合物、石墨烯材料
4、作為超級電容器電極材料有較好的應用前景，但是導電聚吡咯（PPy）電極材料在反復充放電過程中容易發(fā)生主鏈結(jié)構(gòu)的斷裂、孔結(jié)構(gòu)的坍塌，導致電極材料的容量下降和循環(huán)壽命衰減。本文采用不同方法制備了PPy/GHs（Graphenehydrogel，石墨烯水凝膠）復合材料，發(fā)現(xiàn)GH的加入可顯著減緩PPy降解。特別是高溫碳化PPy或PPy/GH所形成的三維多孔碳材料，極大地增加了復合材料的比表面積、比電容和循環(huán)壽命。本文首先通過化學氧化法制備了不同形貌（顆粒狀、中空狀、片層狀）的PPy。電化學測試表明：顆粒狀PPy的比電容最大，在掃速為10
5、mV/s時，其比電容可達228.29F/g，但隨著掃速增加，其比電容衰減較快，這是因為PPy在充放電過程中，其主鏈會發(fā)生膨脹/收縮，導致孔結(jié)構(gòu)坍塌，比表面積和比電容下降。循環(huán)壽命測試發(fā)現(xiàn)：片層結(jié)構(gòu)的PPy容量穩(wěn)定性最高，在2A/g的電流密度下，循環(huán)充放電1500次，其容量保持率達到80%。考慮到酸性或堿性條件電化學聚合的PPy孔結(jié)構(gòu)差距很大，本文還分別在不同pH值下進行吡咯的聚合，并測試了酸性聚合和酸堿交替聚合PPy的電化學性能，結(jié)果顯示，酸堿交替聚合PPy不僅具有優(yōu)良的導電性，還呈現(xiàn)出規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)特征，有利于電解液離子在孔道
6、中傳輸，使電荷傳遞電阻減小，比容量增加。本文還利用水熱法和靜態(tài)化學氧化法制備了不同質(zhì)量比的PPy/GHs復合電極材料。PPy/GH15復合材料的CV曲線呈矩形，具有對稱的電流-電位特性，證明該復合材料有良好的導電性及電化學可逆性。與PPy、GH等一元材料相比，PPy/GH15復合材料具有更大的比容量、更高的功率密度和更長的循環(huán)壽命，微觀形貌觀測表明：PPy/GH15復合材料中的GH片層結(jié)構(gòu)不僅延緩了PPy降解，提高了孔隙結(jié)構(gòu)的剛度，也有效提升了電極材料的儲電性能。最后，本文還將PPy或PPy/GH復合物與KOH混合，然后于高溫
7、(700℃)和N2保護下碳化，制備了三維多孔碳材料。BET測試表明：兩種碳化材料的比表面積均2顯著增加，分別達到1782.1、2061.0m/g。電流密度為2A/g時，PPy/GH碳化孔材料的比電容可達530.32F/g，電流密度為20A/g下循環(huán)5000次，比電容衰減僅為8.4%。表明PPy/GH碳化三維多孔材料符合高性能超級電容器電極材料的要求，為超級電容器電極材料的大批量、綠色生產(chǎn)提供了一種全新方式。關鍵詞：超級電容器聚吡咯/石墨烯復合材料協(xié)同作用水熱反應高溫熱解I萬方數(shù)據(jù)華中科技大學碩士學位論文AbstractPoly
8、pyrrole(PPy)hasshowngreatpromiseinvariousapplicationssuchaslithium-ionbatteries,sensors,andsupercapacitorsduetoitsexceptionalelectriccondu
