基于Co_3O_4/C复合水凝胶的全固态柔性超级电容器的研究

以沸石咪唑骨架-67(ZIF-67)为前驱体,采用两步煅烧法制备了四氧化三钴/碳(Co_3O_4/C)纳米复合材料。利用自由基聚合法合成了Co_3O_4/C-聚丙烯酰胺水凝胶,进一步在水凝胶框架中原位聚合电化学活性聚吡咯颗粒,制备具有优异机械性能的柔性复合电极材料。在此基础上,将该柔性电极材料和水凝胶电解质组装成全固态柔性超级电容器;实验结果表明,Co_3O_4/C纳米材料与导电聚合物复合电极材料具有优异的超级电容器性能。通过恒流充放电曲线计算得到该器件具有197.83 m F/cm~2的面电容。在电化学循环10 000圈后该器件的容量仅下降9%,展示了其优异的循环稳定性;此外,该电容器具有的优异机械柔性,使其有望应用于未来柔性电子器件。     

用于超级电容器的硫化钴/石墨烯气凝胶复合材料的研究

采用一步水热法,在乙二胺的辅助下,制备了硫化钴/石墨烯气凝胶(CoS/GA)复合材料。通过X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学性能测试对材料进行了表征和测试。结果表明:制备的材料晶型规整,30～100 nm的CoS粒子均匀地分布在石墨烯气凝胶上。用作超级电容器时,在电流密度0.5 A/g时,CoS/GA复合材料比电容值达574 F/g,是纯CoS的1.4倍;充放电循环1 000次后,比电容保持率为94.4%。硫化钴/石墨烯复合材料的电化学性能较好,具有较大的比电容和较好的循环稳定性,是一种可用于超级电容器的较有潜力的电极材料。     

超临界CO_2辅助制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料及其在超级电容器方面的应用

采用超临界CO_2流体辅助分散技术,合成制备了Fe_2O_3/石墨烯复合材料,通过透射电子显微镜(TEM)表征结果可以看出,Fe_2O_3纳米粒子均匀的负载于石墨烯片层之上,利用其与石墨烯的协同效应,改善各自的固有缺点,增强材料的性能。X-射线能谱(XPS)和X-射线衍射(XRD)结果表明Fe_2O_3和石墨烯之间复合较为完好,且石墨烯结构较为完整,能够大大提升复合材料的导电性。将制得的增强Fe_2O_3/石墨烯复合材料用于超级电容器电极材料,通过循环伏安(CV),恒电流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试可知,电容器表现出了优异的赝电容性能,在电流密度为1 A/g时,其比电容量可以达到596 F/g,显示了优异的电化学储能性能。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以FeCl_3·6H_2O和FeCl_2·4H_2O为铁源,以Na OH溶液为沉淀剂,选择共沉淀法制备Fe_3O_4∕石墨烯复合物。以Fe⁽²⁺⁾和Fe(2+)和Fe⁽³⁺⁾的浓度作为变量制得5种不同比例的Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料,然后将所得复合材料压制成电极片,组装成超级电容器后进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试,探究Fe_3O_4与石墨烯的含量比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当FeCl_3·4H_2O和FeCl_2·4H_2O用量分别为0.456 g和0.665 g,氧化石墨烯用量为150 mg时,所制备复合材料的电化学性能最佳,比电容可达510 F/g。     

Co_3O_4/Ni泡沫复合材料的制备及其在超级电容器的应用研究

通过水热和煅烧两步法在集流体镍泡沫上直接生长Co_3O_4,得到Co_3O_4/Ni泡沫复合材料,并应用于超级电容器的电极材料,研究其结构形貌对电化学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)和辰华电化学工作站等对其结构和性能进行了表征。结果表明,在集流体镍泡沫上直接生长形成的多孔结构复合电极材料显示了优异的比电容量(332.5 F/g)和良好的电化学稳定性(500次循环后比电容量保持85%),在高性能电化学存储器件方面具有广泛的应用前景。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以FeCl_3·6H_2O和FeCl_2·4H_2O为铁源,以Na OH溶液为沉淀剂,选择共沉淀法制备Fe_3O_4∕石墨烯复合物。以Fe~(2+)和Fe~(3+)的浓度作为变量制得5种不同比例的Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料,然后将所得复合材料压制成电极片,组装成超级电容器后进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试,探究Fe_3O_4与石墨烯的含量比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当FeCl_3·4H_2O和FeCl_2·4H_2O用量分别为0.456 g和0.665 g,氧化石墨烯用量为150 mg时,所制备复合材料的电化学性能最佳,比电容可达510 F/g。     

纳米Co3O4-碳纳米管复合电极的超级电容性能研究

采用湿法制备纳米Co_2O_4,并与碳纳米管掺杂,制备出纳米CO_3O_4-碳纳米管复合电极。纳米Co_3O_4与碳纳米管质量比为90：5。制备的复合电极表现出了良好的超级电容性能,复合电极单电极比电容达233．32F·g~(-1),与纯Co_3O_4电极相比,单电极比电容容提高20%。     

硫、氮共掺杂三维石墨烯的全固态超级电容器

石墨烯以其超高导电性和超大比表面的独特优势常被应用于对称超级电容器的电极材料，然而二维石墨烯纳米片层间的范德华力容易导致片层堆叠。并且水溶液作为电解质组装的超级电容器在充电过程中可能发生水分解反应导致充电电压受限从而极大地降低它的能量密度。基于此，本研究采用水热法制备了硫、氮共掺杂的三维石墨烯气凝胶电极材料，研究了石墨烯材料的微观形貌、表面化学性质及水热反应时间对材料电化学性能的影响。结果表明：S,N-rGO-2具有发达的孔结构和高含量的杂原子。在5mV/s的扫描速率下比电容高达358.5F/g，使用固态电解质组装的全固态超级电容器充电电压可以达到1.8V，在1A/g的电流密度下比电容高达118.3F/g，能量密度达到14.9Wh/kg，并且10000次充/放电后的比电容保留率和库仑效率均接近100%。S,N-rGO-2表现出优异的双电层电容性能，可作为有潜力的超级电容器电极材料。     

水热组装合成石墨烯/聚苯胺/石墨烯复合电极材料的研究

通过在氧化石墨烯表面原位聚合苯胺制备聚苯胺阵列/石墨烯复合物,再将一定量的石墨烯加入到复合物分散液中,经水热反应制备了石墨烯/聚苯胺/石墨烯复合材料。利用SEM和FT-IR对其形貌和结构进行了表征,讨论了投料比、水热温度及水热时间对材料电化学性能的影响。结果表明,质量比PGO∶GO(后加的)=15∶1,180℃下水热反应4h,所得样品用作超级电容器电极时,表现出优异的电化学性能,当电流密度为1A/g时,其比电容为553F/g;且在电流密度为20A/g,1000次恒电流充放电后,其比电容保持率高达94.2%。     

介孔碳/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

以棕榈树须作为天然碳源和模板,利用化学气相沉积法制备出介孔碳/石墨烯复合材料,研究了复合材料的超级电容器性能。通过扫描电子显微镜、Raman光谱、比表面及孔径分析等对材料的形貌、结构、比表面积和孔径分布进行表征。采用循环伏安和恒电流充放电方法研究了超级电容器在1 mol/L H_2SO_4电解质溶液中的电化学性能。在三电极体系和1 A/g条件下,材料电容达到144 F/g。在二电极体系下,材料电容达到138 F/g,比三电极略有降低。同时,倍率性能优异,20 A/g条件下电容为78 F/g,与三电极体系接近。     

生物质基杂化水凝胶的制备及电化学性能

利用微波辅助水热法将黑液中的木质素与氧化石墨烯和生物基碳点进行自组装，制备出柔性杂化水凝胶(GO/HY/CD)。以GO/HY/CD₃为电极材料，在三电极体系中0.5 A/g的条件下获得了275 F/g的比电容。以GO/HY/CD₃电极和木质素水凝胶电解质组成的柔性固态超级电容器，在0.5 A/g电流密度下，比电容达到110 F/g。此外，使用复合电极的固态对称超级电容器器件表现出了良好的性能，为其在信号传感器和便携式储能设备中的应用提供了可能性。     

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

常压干燥法制备炭气凝胶微球的储电性能研究

采用间苯二酚和甲醛为原料,通过乳液-悬浮聚合经常压干燥和炭化,成功制备了炭气凝胶微球,并以所制备的炭气凝胶微球为超级电容器的电极,采用循环伏安法与恒流充放电法测定了该超级电容器的电化学性能。结果表明,常压干燥法所制炭气凝胶微球作电极的超级电容器的比电容最高可达197 F/g,循环伏安曲线有氧化还原反应峰存在。炭气凝胶微球的微孔表面积和中孔孔径对超级电容器的比电容影响最大。     

GNs/[Bmim][BF4]复合材料的制备及其超电容性能

应用一步电化学剥离法,在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF₄])电解液中电解石墨棒,产物进行热处理,制得石墨烯/离子液体复合物(GNs/[Bmim][BF₄])。对此复合物进行了红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等表征,发现GNs/[Bmim][BF₄]复合物具有良好的孔隙结构,在充放电过程中有利于电极结构的保持和电荷的转移。将其应用到超级电容器中,发现其性能较石墨要更加优异,在0.2 A/g电流密度下,比电容可达到221.32 F/g,在功率密度为456.32 W/kg下,能量密度可达83.51 (W·h)/kg。     

间苯二酚—甲醛基碳气凝胶的制备及其应用

超级电容器是新型储能器件之一，电极材料是影响其性能的关键因素。以间苯二酚和甲醛为主要原料，采用反相悬浮聚合的方法，通过常压干燥和碳活化过程获得高比表面积的碳气凝胶材料。制备的碳气凝胶材料比表面积达到1 783.6 m2/g，具有丰富的微孔结构，其比电容达到122.4 F/g，作为3 000 F超级电容器的电极材料，经过循环充放电测试，证实其具有良好的循环稳定性。以常压干燥方式制备的碳气凝胶应用于超级电容器中，表现出的电化学性能优异，不仅提供了碳气凝胶产业化新思路，也表明碳气凝胶在储能领域具有非常广阔的应用前景。     

稀土掺杂Co3O4基超级电容器研究进展

由于Co_3O_4具有易于制备、环境友好、成本低廉并且具有相对较高的比电容等优点,被认为是一种很有潜力的超级电容器材料,但是由于Co_3O_4电极材料导电性差,所以导致其电化学性质受到一定的限制。然而,稀土是一组具有独特性质的元素,发现稀土元素在先进储能领域的应用,是将稀土化学与储能技术联系起来的重要契机。因此本文综述了稀土掺杂四氧化三钴在超级电容器的研究进展,讨论了稀土元素在超级电容器的研究现状。     

Co_3O_4/CuO微球修饰的三维炭网络及其对储锂过程的强化

以煤基氧化石墨烯(CGNS)为基体,采用两步水热法成功构筑了三维异质结构的Co_3O_4/CuO/CGNS复合材料,并进一步考察了材料作为负极材料的储锂性能。结果表明:Co_3O_4/CuO微球表面包覆石墨烯碳层不仅能够强化储锂过程,显著提高复合材料的导电性,而且能抑制其在充放电过程中的体积变化。在0.1 A/g的电流密度下循环100次后,复合材料的可逆容量为941.6 mAh/g;当电流密度增大至1 A/g,经过300次长循环,其可逆容量仍可保持在511.6 mAh/g。Co_3O_4/CuO/CGNS优异的电化学性能可归因于三维炭网络稳定了电极的整体结构,且异质结构内的协同效应可强化电子和离子的有效传输。     

电化学法制备石墨烯电极及其电容性能表征

为探究石墨烯的电容性能,本课题以纯石墨烯薄膜为基体,采用电化学法制备石墨烯电极,并研究在不同恒电位处理后获得电极的电容特征。利用恒流充放电曲线、红外吸收光谱以及X射线衍射图对电化学处理后的电极进行了结构性能表征。结果表明:在碱性电解液下石墨烯电极经恒电位处理后,展现出较为优异的电容性能,当2. 0 V恒电位处理时,石墨烯电极比电容可达279. 6 F/g,有望成为超级电容器领域理想的电极材料。     

基于GO模板法制备金属氧化物超薄纳米片及其超电容性能的研究

采用GO模板法制备ZnO、NiO、Co_3O_4超薄纳米片,选用三维多孔泡沫镍作(NF)为导电基材,并通过一步水热法制备出ZnO/NF、NiO/NF、Co_3O_4/NF复合电极材料,探究三种纳米片材料对复合材料的结构和电化学性能的影响,Co_3O_4/NF复合电极材料,因其具备高度开放的多孔结构,增加了与电解液的接触面积,为氧化还原反应提供了有利的条件,在电流密度为3 A·g~(-1)时,质量比电容高达2633 F·g~(-1),因此,Co_3O_4/NF复合电极材料的电容性能最好。     

燃烧法还原氧化石墨烯的制备及超级电容器性能研究

介绍一种清洁、低成本、绿色环保、简单的通过还原氧化石墨烯制备石墨烯的方法.还原氧化石墨烯(rGO)仅仅通过将氧化石墨烯薄膜在空气中燃烧制得.以rGO组装的超级电容表现出优异的双层电容性能,在0.2 A/g的电流密度下,其比电容达到最大值119.32 F/g,能量密度为4.143 Wh/kg,功率密度为49.99 W/kg.此外,在2600多次充放电循环后,比电容保持在近100％,这表明基于rGO的超级电容器具有显著的循环稳定性.