收藏本站
《北京交通大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

石墨烯的制备及在超级电容器中的应用

吴洪鹏  
【摘要】:石墨烯作为一种新型的纳米二维材料,表现出很多新奇的物理特性,从一发现就成为人们研究的最热门领域之一。不同与其他炭材料,石墨烯的物性认识、宏量制备方法以及其在器件应用方面的研究都有待深入拓展。本文以石墨烯材料的制备为基础,利用化学法制备石墨烯在产量和性质方面的优势,将石墨烯与超级电容器的研究结合起来,以石墨烯作为电极材料,对不同电解质体系的超级电容器展开研究,主要内容包括以下几个方面: (1)采用化学氧化剥离法研究了大尺寸的单层氧化石墨烯的制备工艺和还原方法。讨论了氧化工艺、剥离参数对材料结构和形貌的影响,并对洗涤过程和还原方法进行改进,得到了单层或少层的片状和海绵状石墨烯。通过XRD、Raman光谱、电子显微镜等表征方法对样品进行测量,获得了一套实验室条件下小量生产石墨烯的最佳工艺参数。 (2)采用扣式结构制作了水系石墨烯电极超级电容器,研究了电容器的组装工艺。讨论了电极成型压力、隔膜材料种类以及粘合剂含量对电容器电学性能的影响,在此基础上,确定了石墨烯超级电容器制作的基本参数,并成功制作了成品超级电容器。 (3)利用同样的方式组装了有机体系石墨烯超级电容器,研究了隔膜、集电极种类对电容器性能的影响。着重讨论了隔膜材料的选择对电容器综合性能的重要作用,并对有机体系超级电容器内阻偏高在工艺方面的成因和解决方法进行了研究。 (4)对离子体系石墨烯超级电容器展开了研究,讨论了离子液体作为电解质在提高电容器电学性能方面的重要作用。研究了在相同的制作工艺下,高电导率、宽电化学窗口的新型电解液,对提高双电层电容器的比功率、比能量等基本电学性质的重要意义。 (5)研究了微波法快速还原氧化石墨烯的工艺,尝试了以熔融碱对石墨烯进行活化处理,并以此制作了离子型超级电容器。研究并改善了石墨烯的快速还原方法,使其更加适合工业化生产;优化了石墨烯材料的表面形貌,使其更加适合大尺寸离子的快速运动;并在此基础上研究了新型表面结构的石墨烯作为电极材料对电容器电学性能提高的重要作用。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM53

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郝翊彤;贾伟;;石墨烯的制备及其作为电极的典型应用[J];当代化工;2013年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邢宝岩;二氧化锰、导电聚合物和石墨烯的制备及其电化学性能研究[D];中北大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 满金仓;叶志会;;在线低辐射玻璃及其生产工艺[J];玻璃;2008年06期
2 魏志勇;毕可东;陈云飞;;石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2010年02期
3 苏育志,刘成波,张瑞芬,褶艳芬;氧化石墨的合成及其结构研究[J];广州师院学报(自然科学版);2000年03期
4 张天友;张东;;还原氧化石墨烯横向尺寸分布影响因素初探[J];功能材料;2009年10期
5 窦玉博;许莹;;APCVD法制备ZnO基TCO薄膜的研究进展[J];河北理工大学学报(自然科学版);2011年02期
6 王慎敏,乔英杰,周群;高锰酸钾与浓硫酸混合氧化法制备低硫可膨胀石墨[J];哈尔滨理工大学学报;1999年05期
7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期
8 傅玲;刘洪波;邹艳红;李波;;Hummers法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究[J];炭素;2005年04期
9 黄桂荣;陈建;;石墨烯的合成与应用[J];炭素技术;2009年01期
10 黄桂荣;陈建;;化学分散法制备石墨烯及结构表征[J];炭素技术;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 程亮;电化学超级电容器负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究[D];复旦大学;2008年
2 杨常玲;超级电容器炭基电极材料制备及其电容性能研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘兰;导电高分子修饰活性炭电极的制备与电化学性能研究[D];中国海洋大学;2010年
2 吴杰;无金属参与的烯烃的催化双羟化反应研究[D];兰州理工大学;2011年
3 孙哲;介孔电极材料的制备及其超级电容性能的研究[D];中南大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏娟;唐定兴;;氧化石墨片层中含氧官能团的探讨[J];安徽工程大学学报;2011年01期
2 魏晋;;地下水流动对埋地换热器影响的模拟研究[J];中国建设动态.阳光能源;2006年06期
3 孔小东,朱梅五,郑家燊;不同形态ZnO纳米粉末红外特性比较[J];兵器材料科学与工程;2003年03期
4 周银;侯朝霞;王少洪;王立国;隋春华;王彩;;石墨烯的制备方法及发展应用概述[J];兵器材料科学与工程;2012年03期
5 陈汝芬,宋秀芹;(Y_2O_3·CaO)-ZrO_2超细粉的制备及条件对粒径的影响[J];微纳电子技术;2004年03期
6 王成彦;武装;魏明岩;裴宁;魏健;;膨胀石墨除油机理及影响因素研究[J];环境科学与管理;2009年04期
7 刘静峰,田德余,邓鹏图;超微细 Cu_2O 对 RDX/AP/HTPB 推进剂组分热分解特性影响的研究[J];火炸药学报;1998年02期
8 何峰,张正义,汪武祥,韩雅芳,肖耀福,王润;超细粉润滑剂的稳定性[J];北京科技大学学报;2000年03期
9 易玉峰,丁福臣,李术元;轻质烷烃异构化进展述评[J];北京石油化工学院学报;2003年01期
10 刘百东;;配电系统的可靠性分析[J];玻璃;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;宗洪锋;;节流器类型对空气静压导轨静特性的影响分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 高洁;孙鹤旭;董砚;何林;;开关磁阻电机RBF神经网络滑模控制器的设计与转矩脉动优化的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 蔡銮;徐栋;;钢筋混凝土双向偏心受力截面非线性分析[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
4 徐宏;张瑚;;DVR逆变单元补偿方法分析与研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
5 李玉株;肖江;黄丽燕;刘君;;基于TDC-GP2的激光测距系统设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
6 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
7 彭思敏;王世敏;万丽;董兵海;;原位聚合制备氧化石墨烯/聚酰亚胺纳米复合薄膜[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
8 徐锦华;;丙烯酸改性水性聚氨酯涂料[A];中国聚氨酯工业协会第十四次年会论文集[C];2008年
9 殷杰;徐伟弘;王顺;张旭苹;;海底光缆护套层故障探测技术[A];第二届全国海底光缆通信技术研讨会论文集[C];2009年
10 赵剑利;刘锡良;陈志华;田浩;;攀达穹顶体系设计计算前处理程序的开发[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
3 刘高峰;长江口水沙运动及三维泥沙模型研究[D];华东师范大学;2011年
4 石云龙;基于CAS理论的地震紧急救援系统模型构建与模拟仿真[D];中国地质大学(北京);2010年
5 王正家;ACA互连的多因素作用分析与性能优化[D];华中科技大学;2010年
6 胡平平;多屏同步三维显示技术的研究和实现[D];中国电力科学研究院;2010年
7 詹越;知识型员工个人知识管理能力影响因素研究[D];南开大学;2010年
8 王琳;不确定环境下的班轮企业资源管理研究[D];南开大学;2010年
9 李丹;CuO-Mn_xO_y/γ-Al_2O_3催化剂的制备、表征及其催化还原NO的性质研究[D];南京大学;2011年
10 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程祥;农产品冷链物流库存管理应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 钟宇翔;植物纤维增强热塑性本薯淀粉复合材料的制备与性能研究[D];广西师范学院;2010年
3 俞亚明;LOFT建筑中的节能设计[D];浙江理工大学;2010年
4 史会敏;石墨烯的制备及其性质研究[D];郑州大学;2010年
5 王海波;泰安山城结合部公园游人行为研究[D];山东农业大学;2010年
6 余文华;CFRP增强高强混凝土柱延性性能研究[D];大连理工大学;2010年
7 黄海燕;低碳经济背景下风力发电布局与评价研究[D];辽宁师范大学;2010年
8 年军;深部煤体瓦斯吸附规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 张宛君;齿轮传动接触问题的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 薛娜;夏热冬冷地区夹心保温墙体抗震性能研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨蓉;康二维;崔斌;谢钢;蒋百灵;;超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展[J];工程塑料应用;2010年05期
2 余家国,熊建锋,程蓓;高活性二氧化钛光催化剂的低温水热合成[J];催化学报;2005年09期
3 袁磊;王朝阳;付志兵;张厚琼;唐永建;;超级电容器电极材料的研究进展[J];材料导报;2010年17期
4 许可,吕德义,郇昌永,郑遗凡,葛忠华;离子掺杂对纳米二氧化钛晶型转变的影响[J];材料科学与工程学报;2005年04期
5 张爱勤;王力臻;张勇;申法宝;;盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能[J];电池;2010年01期
6 李升宪;赵莹;王会勤;胡晓宏;张建银;;电解液组成对超级电容器性能影响[J];电池工业;2010年02期
7 马军;郑明森;董全峰;;超级电容器用纳米二氧化锰的合成及其电化学性能[J];电化学;2007年03期
8 杨常玲;刘云芸;孙彦平;;石墨烯的制备及其电化学性能[J];电源技术;2010年02期
9 杨红生,周啸,姜翠玲,王德全;电化学电容器最新研究进展 II.氧化还原电容器[J];电子元件与材料;2003年03期
10 张爱勤;张林森;王力臻;张勇;;活性炭-聚吡咯混合电容器的电化学性能[J];电子元件与材料;2009年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 罗文辉;超级电容器用二氧化锰电极材料的研究[D];天津大学;2008年
2 张伟;石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及在超级电容器中的应用[D];北京化工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋桂贤;吴雄岗;;聚苯胺的合成及应用研究进展[J];安徽化工;2008年05期
2 熊传兵,方文卿,蒲勇,戴江南,王立,莫春兰,江风益;衬底温度对常压MOCVD生长的ZnO单晶膜的性能影响[J];半导体学报;2004年12期
3 满金仓;叶志会;;在线低辐射玻璃及其生产工艺[J];玻璃;2008年06期
4 龙晋明,王少龙;不同酸溶液中电化学合成聚苯胺膜的研究[J];表面技术;2005年05期
5 李晶;黄可龙;刘业翔;;超级电容器用活性炭的制备与电化学表征[J];材料科学与工艺;2009年01期
6 谢应波;张维燕;张睿;成果;张传祥;乔文明;凌立成;;NaOH活化法中碱炭比对孔结构和电化学性能的影响[J];材料科学与工艺;2009年05期
7 伍刚;李德伏;王金渠;;NaY分子筛模板法合成多孔炭材料[J];材料科学与工程学报;2006年04期
8 李灿;黄正宏;张江南;康飞宇;梁吉锋;;以石油渣油为原料制备多孔炭[J];材料科学与工程学报;2009年03期
9 庄新国,杨裕生,杨冬平,嵇友菊,唐致远;表面官能团对活性炭性能的影响[J];电池;2003年04期
10 文越华;程杰;曹高萍;杨裕生;;表面官能团及OH~-对炭电极电容性能的影响[J];电池;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 高玲;赵海雷;仇卫华;尹朝丽;;镁掺杂对锂钛复合氧化物电化学性能的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 戴江南;ZnO薄膜的常压MOCVD生长及掺杂研究[D];南昌大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟庆函,刘玲,宋怀河,凌立成;超级电容器用复合炭极板电极的电化学性能[J];电源技术;2004年07期
2 ;Maxwell高性能‘D-CELL’超级电容器,满足汽车和工业市场需求[J];电子产品世界;2006年18期
3 汪形艳,王先友,黄伟国;超级电容器电极材料研究[J];电池;2004年03期
4 张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达;超级电容器氧化锰电极材料的研究进展[J];无机材料学报;2005年03期
5 刘宝华;;中上:剑走超级电容[J];中国汽车界;2009年07期
6 焦其军;;发挥超级电容器和蓄电池在电动车中的作用[J];汽车与配件;2010年22期
7 谢振明;;立足国家级科技强市建设 争创绿色能源结构孵化基地——关于宁波市研发和生产超级电容器的建议[J];宁波节能;2010年03期
8 本刊编辑部;崔大山;;高能镍碳超级电容器 中国首创的电动车新电源[J];时代汽车;2011年09期
9 刘志祥,张密林,闪星,董国君;千法级超级电容器的制备[J];电源技术;2001年05期
10 王晓峰,王大志,梁吉;20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制[J];电子学报;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王宇;雷军鹏;朱用;敬春梅;胡敏艺;闫忠强;;基片预处理及电沉积电流密度对超级电容器用二氧化锰薄膜性能影响[A];低碳经济条件下重有色金属冶金技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论文集[C];2010年
2 魏玮;黄小彬;唐小真;;一种无定形水合二氧化锰/微多孔碳球复合物作为超级电容器电极材料[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 姜训勇;张磊;孙立伟;刘庆锁;陆翠敏;;低内阻碳纳米管超级电容器研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
4 代红蕾;田艳红;;循环伏安法合成聚苯胺膜用于超级电容器电极的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 王贵欣;冯永成;周固民;瞿美臻;张伯兰;于作龙;;碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
6 单既成;陈维英;;超级电容器与通信备用电源[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年
7 孙玥;彭乔;刘不厌;;超级电容器MnO_2微米球的制备及其电化学性质[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
8 王贵欣;袁荣忠;周固民;瞿美臻;冯永成;于作龙;;CNTs/LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合材料在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
9 王桂玲;杜建平;张莹;邵光杰;;Co掺杂对二氧化锰超级电容器材料表面形貌的影响[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
10 王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;;两种碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵文;超级电容器:正在升起的新兴行业[N];科技日报;2004年
2 本报记者 彭友 石丽晖;深圳惠程拟参与组建新能源公司[N];上海证券报;2009年
3 记者 过国忠 通讯员 陈培;我国研制出基于超级电容器的动态电压恢复器[N];科技日报;2011年
4 何永晋;我国有了“超级电容器”[N];科技日报;2000年
5 辽宁工学院 陈永真;超级电容器原理及电特性[N];中国电子报;2003年
6 昆明 兰得春;超级电容[N];电子报;2007年
7 记者 刘丽伟;森塬活性炭自主研发国内空白产品[N];朝阳日报;2010年
8 记者 金晓明;研究支持措施 推进超容产业[N];朝阳日报;2010年
9 李俊记者  王春;超级电容车到底新在哪?[N];科技日报;2006年
10 本报实习记者 薛飞;自主知识产权超级电容车“武装”公交线路[N];中国知识产权报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋金岩;混合型超级电容器的建模与制备研究[D];大连理工大学;2010年
2 吴洪鹏;石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D];北京交通大学;2012年
3 孟繁慧;基于新型纳米结构超级电容器材料的研究[D];山东大学;2013年
4 孙谊;碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D];北京交通大学;2013年
5 王新宇;超级电容器用新型电极材料的研究[D];中南大学;2011年
6 陈立锋;碳基复合材料的设计、规模化制备及其在超级电容器中的应用[D];中国科学技术大学;2013年
7 李琛;碳基超级电容器及其电气性能研究[D];大连理工大学;2013年
8 曲群婷;高性能混合型超级电容器的研究[D];复旦大学;2010年
9 李艳华;基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究[D];中南大学;2011年
10 高宇;超级电容器用新型高比表面积碳材料电化学性能研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑丽萍;碳化钙骨架碳的制备及其修饰在超级电容器中的应用[D];湘潭大学;2010年
2 刘凤丹;超级电容器电极制备工艺与纳米门炭电极材料研究[D];天津大学;2010年
3 杨艳静;超级电容器用纳米二氧化锰的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
4 唐丽;超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能[D];华东理工大学;2011年
5 李媛;超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 刘志祥;超级电容器相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
7 黄丛聪;超级电容器电极材料的制备及应用[D];山东理工大学;2010年
8 孙津清;添加不同导电剂对超级电容器性能的影响[D];天津大学;2010年
9 朱修锋;纳米MnO_2/C混合超级电容器的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 王磊;多肽纤维的制备以及石墨烯基超级电容器的制备及其电化学性能研究[D];西北大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026