石墨烯-碳納米管復合3D膜電極制備及其在儲能方面的應用.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：405528713110南昌大學碩士研究生學位論文石墨烯石墨烯碳納米管復碳納米管復合3D膜電極制備及其在儲能方面膜電極制備及其在儲能方面的應用的應用Theelectrodepreparationofthegraphenecarbonnanotube3Dcompositestheapplicationinenergystage胡金火培養(yǎng)單位（院、系）：南昌大學化學學院指導教師姓名、職稱：楊震宇教授申請學位的學科

2、門類：理學學科專業(yè)名稱：化學論文答辯日期：2016年5月30日答辯委員會主席：評閱人：2016年月日摘要I摘要石墨烯和碳納米管是碳家族中較為典型的代表，二者組成的復合材料因能夠發(fā)揮其協(xié)同效應及形成良好的3D網狀結構，近年來受到越來越多的科研工作者的青睞。本工作通過將氧化石墨烯(GO)和碳納米管(CNTs)超聲分散、靜電噴霧成膜，繼而光波還原等過程，制備出石墨烯碳納米管(RGOCNTs)的復合材料，然后將其作為儲能器件電極(如雙電層電容器

3、及鋰離子電池)，主要內容如下：1、利用改進Hummers法將起始原料8000目石墨粉制備出氧化石墨烯乙醇懸浮液，之后稱量不同質量的單壁碳納米管將其與制備好的氧化石墨乙醇烯懸浮液在超聲處理器中進行超聲復合，得到三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)的復合材料，接著采用靜電噴霧技術將氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)復合材料噴涂于基底上制備氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)復合材料薄膜，繼而光波還原10分鐘得到石墨烯碳納米管(RG

4、OCNTs)的3D復合薄膜。通過熱重分析(TGA)、傅里葉紅外分光光度計(IR)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、比表面及孔徑分布(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)等測試手段對石墨烯碳納米管(RGOCNTs)的微觀形貌、組成及結構進行表征。結果表明：三種不同比例的石墨烯碳納米管(RGOCNTs)復合材料中，RGOCNTs10%的性能最佳，具有良好了3D導電網狀結構和較好的協(xié)同效應。2、將

5、三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)乙醇膠體溶液噴涂于不銹鋼基底，經過光波還原之后并組裝成超級電容器，采用循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電技術(CC)、電化學阻抗譜技術(EIS)等電化學測試方法監(jiān)測該3D膜電極材料的電化學電容性能。結果表明：三種復合材料中，RGOCNTs10%作為超級電容器的電極表現出較優(yōu)異的電化學性能，當電流密度為0.2Ag時，其比容量的數值為390.4Fg，當電流密度增加到40.0Ag時，其比容量數值仍能夠

6、達到101.6Fg，而且研究發(fā)現，在電流密度為1.0Ag時且經過一萬次循環(huán)后其對應的比容量的數值仍維持在90%以上。3、將三種不同比例的氧化石墨烯碳納米管(GOCNTs)乙醇膠體溶液噴涂于銅箔基底，經過光波還原并以鋰片為負極組裝成扣式電池(2025)，采用循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(CC)、電化學交流阻抗技術(EIS)等電化學測試方法研究該3D膜電極相關電化學性能。結果表明：三種復合材料中，RGOCNTs10%作為鋰電池的電極表現出較