納米碳材料及其復合材料制備與電化學電容行為研究.pdf

1、納米碳材料因獨特的納米尺寸優勢，使其自身具有巨大的比表面積，加之自身良好的導電性，使之在電化學電容器電極材料、導電添加劑等領域具有重要的應用前景。碳納米纖維、碳納米管和石墨烯是納米碳材料的典型代表，本文對此三種納米碳材料及其復合材料在電化學電容器電極材料應用方面進行研究。全文共分六章，主要內容包括以下幾個方面：
　　第一章主要綜述了電化學電容器基本研究現狀、納米碳材料在電化學電容器中的應用狀況，以及柔性電化學電容器電極材料研究現狀

2、。
　　第二章采用靜電紡絲技術制備多孔碳納米纖維，隨后原位生長碳納米管制備多孔碳納米纖維/碳納米管復合材料，研究其電化學電容行為。研究表明無機鹽造孔可有效提高材料比表面積和電化學電容性能，其比電容可達265 F·g-1；進一步在其表面原位生長碳納米管，能夠進一步改善電極導電性，但由于電解質浸潤性下降導致比電容下降。在靜電紡絲溶液中均勻分散單壁碳納米管，將單壁碳納米管直接復合在多孔納米碳纖維內部，可提高多孔碳纖維的導電性，顯著改善電

3、極電化學電容行為，比電容可達417 F·g-1。
　　第三章研究以碳納米管紙為基體的柔性復合納米碳紙，采用電化學沉積技術在納米碳紙網絡沉積二氧化錳(MnO2)納米晶，研究其形貌結構對電化學電容行為的影響；進而采用簡單的浸泡工藝實現石墨烯在納米碳紙的表面吸附，有效改善電極導電性。該碳納米管/MnO2/石墨烯夾心結構三元復合材料可充分發揮MnO2的贗電容特性，并使得材料具備更好的電化學循環壽命，比電容可達561.1 F·g-1(125

4、 mA·g-1)，在1A·g-1電流密度下800次循環之后比電容仍可保持首次循環的92.8%。
　　第四章研究納米碳紙沉積導電聚合物制備復合電極材料，以發揮導電高分子聚苯胺電容特性為切入點，構筑碳納米管/聚苯胺/石墨烯三元復合納米碳紙。研究發現，三元材料較包裹石墨烯前的兩元材料具備更好的電化學循環壽命和大電流電容特性，比電容可達415 F·g-1(0.5 A·g－1)，10A·g-1時仍可保持173 F·g-1。
　　第五章

5、探索超級電容器組裝和封裝技術，優化電極匹配，研究電化學電容器整體性能。研究表明，構筑的碳納米管/MnO2//多孔碳納米纖維/SWCNT非對稱電容器可在1.8 V水系電解質中穩定工作，能量密度可達37.5 Wh·kg-1，性能可媲美于同類研究性能；構筑的碳納米管/MnO2/石墨烯//碳納米管/聚苯胺電容器具備良好的柔韌性和較好的電化學電容性能，能量密度可達24.82Wh·kg-1，功率密度可達2234 W·kg－1。
　　第六章針對