石墨烯-金屬氧化物復合材料的制備及其超級電容性能的研究.pdf

1、隨著環境污染和能源危機的加重，綠色儲能設備越來越受到人們的廣泛關注，隨著科技的迅速發展，人工智能產品日新月異，人們對高性能電源的需求量也越來越大。超級電容器因具有比功率高、充放電速率快、循環壽命長，無污染等許多顯著優勢，在儲能、汽車、電力、國防、消費電子品等方面有著巨大的應用價值和市場潛力。然而受限于較低的能量密度，超級電容器的發展受到了制約。因此，研究和開發性能優良的電極材料成為發展超級電容器的關鍵。過渡金屬氧化物贗電容材料普遍具有較

2、高的理論比容，但由于比表面積低，離子和電子擴散傳導能力差，使得材料的體相原子甚至部分表面沒有被有效利用，從而具有較低的實際比容。為了使更多的體相原子在充放電過程中能被有效利用，制備具有二維薄片形貌的材料，減少在充放電過程中電子和離子需要擴散的的縱向深度，從而提高原子利用率。為了改善導電性，增加電子和離子的擴散效率，同時將材料與具有高導電性和高比表面的石墨烯進行復合，有望于獲得具高電容特性的材料。因此，本文的具體內容如下：
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3、）采用一步水熱法制備得鉬酸鎳納米片（NiMoO4 NS）和還原氧化石墨烯（RGO）復合材料NiMoO4 NS/RGO。通過SEM、TEM、XRD、Raman、比表面積和孔徑分布等表征手段，證明所制備的復合材料中，NiMoO4為納米片結構，且能夠被薄膜結構的RGO充分良好地包裹，形成“面對面”接觸模式。對所制備的材料進行了電化學性能測試，在1 A/g的電流密度下，NiMoO4納米片的比電容為1048F/g，而NiMoO4 NS/RGO復合

4、材料比電容則高達1888F/g，當電流密度增大到10A/g時，比電容為1270F/g，依然表現出良好的性能，保持率為67.3％。經交流阻抗測試表明，復合電極具有更低的電子轉移阻抗。在3000次循環壽命測試中，NiMoO4 NS/RGO的比電容在前700圈下降較快，而在后2300圈中，比電容僅下降了5.1%，且保持穩定；同時3000次循環后，其性能也優于空白NiMoO4納米片。由此可見，通過形成“面對面”接觸模式，具有薄膜結構的RGO與片

5、狀的金屬氧化物能夠非常良好地接觸，從而充分發揮出RGO優秀的導電網絡和大比表面積的特性，增加材料潤濕性，從而提高離子和電子擴散效率，改善電極材料的電容性能。
　?。?）通過PDDA改性制備出表面帶有正電荷的功能化還原氧化石墨烯（簡稱PRGO），以及表面帶有負電荷的超薄二氧化錳納米片，再通過靜電自組裝法得到PRGO/MnO2復合材料。首先通過SEM、TEM、XRD、XPS、EDX和AFM等表征手段研究了PRGO和超薄MnO2納米片的

6、微觀結構和形貌特征，并證明了在PRGO/MnO2復合材料中，兩者能形成良好的交疊均勻分布模式，沒有明顯的各自團聚和堆疊現象。但在電化學性能測試中，與空白MnO2納米片相比，制備的PRGO/MnO2復合材料雖然在電子轉移阻抗和傳質阻抗方面性能更優，但整體比電容量卻基本沒有提高。而且PROG/MnO2的整體電化學性能也低于簡單物理混合的RGO-MnO2。進一步研究表明，靜電組裝和簡單直接混合兩方法下形貌有明顯差異，靜電自組裝的復合材料形貌均