石墨烯基柔性纖維超級(jí)電容的電極材料研究.pdf

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1、ＳｐＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ±對(duì)：＾論文Ｉ博論文題目石墨稀基柔性纖維超級(jí)電容的電極材料研究研究生姓名張雄Ｉ指導(dǎo)教?。判彰墢埧饲冢崳妼I(yè)各稱紡織工程Ｊ研究方向Ｍｉａｆｉ＿＿＾論文提交日期２０１５年９月Ｉ１蘇州大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明；所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立迸行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不含為獲得蘇州大學(xué)或其它教育抓構(gòu)的學(xué)位證書(shū)而使用巧的材料。對(duì)本文的研究作

2、Ｈｒ重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中明確方式碌明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。．＞化／Ｈ．；日期證文作者簽名盜＾雖；蘇州大學(xué)學(xué)位論文使用授較聲明本入完全了解蘇州大學(xué)關(guān)于收集、偏存和使用學(xué)位論文的規(guī)定，艮。本學(xué)位論文電Ｐ；學(xué)位論文著作極歸屬蘇州大學(xué)子文檔的內(nèi)容和紙一質(zhì)論文的內(nèi)容巧致。蘇州大學(xué)有極向國(guó)家圖書(shū)館、中國(guó)社科院文獻(xiàn)、－信息情報(bào)中也，中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所（含萬(wàn)方數(shù)據(jù)電子出版社）、中國(guó)學(xué)術(shù)期甲Ｊ（光盤版）電子雜志社送交本學(xué)位論文的復(fù)印件和電子？文搜；巧許論文被查閱和借閱，可Ｗ采用影印、縮印或其他復(fù)制手段．可保存

3、和匯編學(xué)位論文；將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有勒關(guān)數(shù)。據(jù)庫(kù)進(jìn)檢索行妙密論文口。本學(xué)位＿＿月解密后適用本規(guī)論文屬在年定非被密論文囚么＇瓜／日潮；？文；謙論作者簽名；導(dǎo)；］日期１師簽名）聲專叫資ｊ石墨烯基柔性超級(jí)電容纖維的電極材料研究摘要隨著信息科學(xué)、材料科學(xué)和紡織工程等多個(gè)學(xué)科的飛速發(fā)展以及人們對(duì)生活服裝、實(shí)用織物的要求越來(lái)越高，電子織物的發(fā)展正好迎合了這種需求。將紡織品與電子真正意義上的融合是促進(jìn)和發(fā)展電子織物的當(dāng)務(wù)之急，因此研發(fā)纖維狀外形電子器件和能量存儲(chǔ)器件顯得更為迫切。進(jìn)入新世紀(jì)，能源緊缺沖擊著全球經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和人們的日常

4、生活，發(fā)展清潔高效綠色環(huán)保的清潔能源越來(lái)越引起人們的關(guān)注，而超級(jí)電容被認(rèn)為是能量?jī)?chǔ)存領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性發(fā)展。發(fā)展具有高能量密度、功率密度、輕便的柔性纖維儲(chǔ)能器件具有非同一般的意義，因此柔性纖維超級(jí)電容將是最理想的選擇。同時(shí)，由于石墨烯作為一種新型的納米二維材料，其優(yōu)異的物理特性被認(rèn)為是理想的碳基超級(jí)電容電極材料，很多研究人員已經(jīng)利用石墨烯制備出大容量高效的平板式超級(jí)電容，但是石墨烯尚未被應(yīng)用到柔性纖維狀超級(jí)電容器。本文以氧化石墨烯材料為基礎(chǔ)，采用電泳沉積的方法，制備了三種不同的基于石墨烯納米結(jié)構(gòu)的柔性纖維電極，并對(duì)其進(jìn)行了表征與電化學(xué)測(cè)試，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面

5、：（1）制備得到了性能優(yōu)異的氧化石墨烯片、尺度均一的納米碳球，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)；并探討了石墨烯化學(xué)還原法和熱還原法在本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的優(yōu)劣；（2）采用電泳沉積的方法，采用不同的氧化石墨烯還原法制備得到具有石墨烯納米層狀結(jié)構(gòu)的柔性纖維電極，通過(guò)對(duì)電極的電化學(xué)性能測(cè)試，電極具有一定的超級(jí)電容性能，但是電極的石墨烯片層的堆疊現(xiàn)象和熱還原過(guò)程中出現(xiàn)的石墨烯重新石墨化影響了電極的性能；（3）為解決（2）中出現(xiàn)的問(wèn)題，采用電泳沉積的方法，通過(guò)熱還原的方式，制備得到石墨烯泡沫柔性纖維電極，電極性能并沒(méi)有設(shè)想中的優(yōu)異性能，其性能甚至都無(wú)法與純石墨烯電極進(jìn)行比較；（4）通過(guò)HI還

6、原石墨烯，采用電泳沉積法制備得到石墨烯碳球多孔層狀納米結(jié)構(gòu)柔性纖維電極，通過(guò)在石墨烯層狀納米結(jié)構(gòu)中引入納米碳球，制備得到的電極具有最為優(yōu)異的電化學(xué)性能；I（5）對(duì)以上三種電極進(jìn)行交流阻抗譜擬合，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析總結(jié)，用理論的方法證實(shí)采用HI還原石墨烯得到的石墨烯碳球纖維電極具有最為優(yōu)異的電化學(xué)性能；（6）采用石墨烯碳球多孔納米層狀結(jié)構(gòu)纖維電極，制備柔性纖維超級(jí)電容，并-2測(cè)試其電化學(xué)性能，取得的了53.6mFcm的優(yōu)異超級(jí)電容性能。本論文通過(guò)對(duì)石墨烯的制備方法分析及其結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，我們采用電泳沉積法制備了基于石墨烯不同納米

7、結(jié)構(gòu)的柔性纖維電極，對(duì)電極進(jìn)行表征與測(cè)試，結(jié)合擬合數(shù)據(jù)，認(rèn)為通過(guò)HI酸還原得到的具有石墨烯-碳球多孔層狀納米結(jié)構(gòu)柔性纖維電極的性能最為理想，并成功的組裝了柔性纖維狀超級(jí)電容器。關(guān)鍵詞：石墨烯，石墨烯納米層狀結(jié)構(gòu)，石墨烯泡沫，石墨烯-碳球多孔層狀結(jié)構(gòu)，纖維超級(jí)電容作者：張雄指導(dǎo)教師：張克勤IIResearchonGraphenebasedElectrodeMaterialsforFlexibleandFibrousSupercapacitorsAbstractWiththerapiddevelopmentofinformationscience,materials

8、scienceandte