聚苯胺/石墨烯复合材料微观结构的调控

聚苯胺(PANI)/石墨烯复合材料具有高循环稳定性和高比容量等优点，PANI在石墨烯表面的分散情况会影响电化学性能。采用球磨技术，通过改变苯胺单体浓度，在石墨烯表面调控沉积PANI,制备PANI/石墨烯复合材料。利用XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和SEM测试分析复合材料的微观结构，通过CV和恒电流充放电测试研究复合材料的电化学性能。高速球磨作用可实现PANI在石墨烯表面的均匀生长，苯胺单体浓度为0.001 0 mol/L时，PANI分子链在石墨烯表面得以舒展，可使石墨烯良好的导电性与PANI的π-π相互作用协调一致，保证PANI充分发挥氧化还原性能，得到最佳电化学性能。复合材料以1.0 A/g电流在0～0.9 V循环，放电比电容为292.1 F/g,循环1 000次的电容保持率可达87.1%。     

水热法制备蜂窝状ZnCo_2O_4/rGO

以石墨烯为基底,用水热法制备蜂窝状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/还原氧化石墨烯(rGO)微球复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的结构和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试复合材料的电化学性能。石墨烯的加入,可改变ZnCo_2O_4颗粒的形貌,并改善复合材料作为锂离子电池负极活性物质的电化学性能。以500 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,复合材料的首次放电比容量为1 326.7 m Ah/g,第70次循环的放电比容量为1 212.4 m Ah/g。     

石墨烯/镍掺杂二氧化锰复合材料的电化学性能

通过液相共沉淀法制备了石墨烯/镍掺杂二氧化锰(MnO2)复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的微观结构和表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗研究复合材料的电化学性能。镍掺杂的Mn O2为α-MnO2,粒径约为50 nm。复合材料具有良好的电化学性能,在电解液2 mol/L KOH中0.5 A/g、-0.2~0.8 V时的比电容达到319 F/g,循环伏安测试结果表明,电化学可逆性较好。     

电化学还原法制备石墨烯膜电极

采用电化学还原法成功将氧化石墨烯还原,得到具有一定柔性的石墨烯膜。利用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、拉曼光谱、X射线光电子光谱法(XPS)等测试手段对石墨烯材料的结构和形貌进行了表征;结果表明,所制备的石墨烯形貌较好、表面平整、无褶皱;通过测试其电化学性能对其还原电位、膜层厚度等制备条件进行了优化;当伏安循环电压范围为-2.0~2.0 V、膜厚度为1μm时,得到的石墨烯膜电化学性能优异,电流密度为0.1 A/g时,比电容可以达到123.8 F/g。     

抗坏血酸还原氧化石墨烯制备硫-石墨烯复合物

利用环境友好的抗坏血酸常温下通过还原氧化石墨烯制备得硫-石墨烯复合材料,用于锂硫电池正极材料。用XRD、FES EM和电化学测试对复合材料进行结构、形貌和电化学性能分析。结果表明:抗坏血酸成功地还原出石墨烯。将不同抗坏血酸用量制备的复合物装配成扣式电池,当氧化石墨烯(GO)与抗坏血酸的质量比为1∶10时,性能较好,在0.2 mA/cm2电流密度下,1.5~3 V区间充放电,首次放电比容量为1 250.19 mAh/g,循环20次保持在1 216.76mAh/g,容量保持率为97.33%。     

草酸铜掺杂DMcT/PAn复合材料电化学性能

掺杂草酸铜之后,DMcT/PAn复合材料的氧化还原峰电位差和电化学阻抗大大减少,氧化还原峰电流增加,首次放电(40 mA/g)比容量由186 mAh/g增加到298 mAh/g,经50次循环后,容量衰减率由68.8%减少到37.3%.研究结果表明:掺杂草酸铜加快了DMcT/PAn复合材料的氧化还原反应,提高了复合材料的放电比容量,改善了循环性能.     

MoS2/石墨烯基复合材料的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯、钼酸钠、硫代乙酰胺和葡萄糖为原料,通过水热法原位合成MoS_2/石墨烯基复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等一系列的表征测试手段研究了MoS_2/石墨烯基复合材料的形貌及材料结构特性。通过对组装的MoS_2//Li半电池进行循环伏安测试和充放电测试,研究了MoS_2/石墨烯基复合材料的电化学性能。半电池测试结果显示,MoS_2/石墨烯基复合材料第一次放电比容量和第一次充电比容量分别可达863和717 mAh/g,在经过200次循环以后,其比容量仍可达到432 mAh/g。     

MnO_2复合材料作为超级电容器电极的性能研究

通过液相共沉淀法制备得到了掺杂石墨烯/镍的二氧化锰(MnO_2)复合材料,采用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)对所得复合材料的表面形貌及微观结构进行分析,并通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等方法对复合材料的电化学性能进行分析。研究结果表明,经过镍掺杂后的MnO_2为粒径约为60 nm的α-MnO_2,所得复合材料的电化学性能较好,在电解液浓度为2 mol/L的KOH中-0.2~0.6 V、0.5 A/g条件下,其比电容高达321 F/g,经过循环伏安测试表明,该材料具有较好的电化学可逆性。     

氢氧化镍/氧化石墨烯复合电极材料的研究

通过化学沉淀法,将氧化石墨烯与硫酸镍、过硫酸铵、氨水反应,制备出Ni(OH)_2/GO复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法研究了样品的电化学性能。结果表明:Ni(OH)_2/GO复合材料呈现为大小不等的薄片状结构。作为电极材料,复合材料表现出优良的电化学性能,在1.0A/g的电流密度下,比电容达到476F/g,比纯Ni(OH)_2的比电容(387F/g)高出约20%。制备的Ni(OH)_2/GO复合电极材料适合作为超级电容器的电极材料。该方法提供了一种简单而温和的途径将氢氧化镍分散在氧化石墨烯的表面上,可用于能量存储和转换装置中其它金属氢氧化物/GO复合材料的制备。     

石墨烯/Bi2O3的制备及其电化学性能

采用溶剂热法制备了不同质量比的石墨烯/Bi_2O_3复合材料。经X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等表征了产物的组成、结构和形貌;通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明:所合成石墨烯/Bi_2O_3复合材料分散均匀,电化学性能优异,内阻较小。当氧化石墨与Bi_2O_3质量比为1∶1时,电化学性能最佳;在1 A/g电流密度下,比电容达到了753 F/g;10 A/g电流密度下,电容保持率高达87%,具有良好的倍率性;在2 A/g电流密度下经1 000次充放电循环,比电容保持率为71%。     

石墨烯纳米片-氧化亚钴负极材料制备与表征

采用水热法结合500℃高温焙烧制备了新型高性能锂离子电池负极材料石墨烯纳米片-氧化亚钴(GNS-CoO)复合材料。采用XRD及TEM等手段对石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料结构和形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料的循环性能明显优于氧化亚钴,以200mA/g进行充放电得到首次放电比容量为1040.2mAh/g,50次循环后放电比容量为1027.8mAh/g,显示出良好的循环稳定性。     

微量石墨烯包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能的影响

使用Hummers法得到氧化石墨烯,再通过还原氧化石墨烯制备石墨烯。使用高温固相法制备LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料,将石墨烯加入乙醇溶液中,与增稠分散剂羧甲基纤维素钠(CMC)混合得到石墨烯溶液。利用液相自聚集法将石墨烯溶液微量包覆在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面。通过SEM、XRD以及电化学测试系统对石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料进行表征和测试。结果表明,0.8%-石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料性能最佳,首次充电比容量最大值达到222.85 mAh/g,首次充放电比容量最大值达到208.93 mAh/g,库仑效率为93.75%。     

水热法制备还原氧化石墨烯-硫复合材料的性能

以湿法制备的硫溶胶和氧化石墨烯为前驱体,采用水热法还原不同酸碱体系的氧化石墨烯,制备石墨烯-硫复合材料。通过XRD和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等对产物进行分析。石墨烯以薄膜状包覆在硫颗粒表面。恒流充放电、交流阻抗和循环伏安测试结果表明:180℃、酸性条件下水热12 h制备的复合材料电化学性能较好,以0.2 m A/cm2的电流密度在1.5~3.0 V充放电,首次放电比容量为803.72 m Ah/g,循环20次衰减至592.40 m Ah/g,容量保持率为73.71%。     

一步合成三维石墨烯/生物质碳复合材料的研究

以酵母生物质为碳源,采用共水热法一步制备酵母生物质碳与三维立体石墨烯的复合材料,作为锂空气电池的阴极。通过扫描电镜、能谱分析等手段的物理性能表征及循环伏安、交流阻抗和充放电循环的电化学性能测试,结果表明,酵母生物质碳在三维立体石墨烯表面分布较为均匀,并且其表面存在N等元素,循环伏安测试表现出明显的氧化峰和还原峰。在电流密度为40 mA/g的条件下,按电极总质量计算出电极的比容量为3 100 mAh/g,电极放电平台为2.6 V左右,充电平台约为4.5 V,随着电流密度增加,电池容量下降,当电流密度达到100和200 mA/g时,对应比容量分别为2 300和1 300 mAh/g,表现出较好的电化学性能,保持了较好的催化活性。     

层状MoO_2/石墨烯复合材料制备及其电化学性能

以氧化石墨、钼酸铵、硝酸、蒸馏水等作为反应物,经过水热反应得到石墨烯含量不同的Mo O2/石墨烯复合材料。透射电子显微镜法(TEM)表征显示,Mo O2在石墨烯表面上均匀分散,负载了Mo O2的石墨烯又进行了层层堆积。电化学性能测试显示,电极材料GP-11(石墨烯含量为11 mg)性能最佳,其在电流密度为0.1 A/g充放电时,首次可逆比容量为1 089.7 m Ah/g,经过100次的循环后比容量保持在733.4 m Ah/g,而纯Mo O2首次可逆比容量为934.9 m Ah/g,100次循环后比容量降至156.4 m Ah/g,表明石墨烯的加入大大提高了材料的容量和稳定性。     

Cr-MOFs/氧化石墨烯复合材料H_2及CO_2储存研究

采用水热法合成了不同配比的金属有机框架化合物(metal-organic frameworks,MOFs)MIL-101和氧化石墨烯的多孔复合材料,并测试了其对氢气和二氧化碳的吸附性质。对多孔复合材料进行了X射线粉末衍射、红外光谱、热重分析和氮气吸附等一系列表征分析。复合材料与MIL-101具有相似的晶体结构和物理性质,但H2和CO2的吸附性能分别提高了3.7%和12.5%:在77 K和0.1 MPa条件下,H2的吸附量从MIL-101的1.87%(质量分数)提高到MG-2的1.94%;在273 K和0.1 MPa条件下,CO2的吸附量从MIL-101的5.43 mmol/g提高到MG-2的6.11 mmol/g。分析认为,由于多孔的MOFs材料MIL-101在氧化石墨烯表面环氧基团作用下,其晶粒尺寸得到控制且均匀分散,因此复合材料的气体吸附性能得到了显著的改善。     

TiO_2-GNs复合材料溶剂热法合成及其电化学性能研究

采用溶剂热法一步合成了TiO2-GNs纳米复合材料。利用XRD、SEM、TEM和BET等测试手段对材料的结构和形貌进行了表征,结果表明,复合材料中TiO2以锐钛矿型纳米颗粒均匀地负载在石墨烯的表面;恒流充放电循环,伏安循环和电化学阻抗等测试结果显示,TiO2-GNs复合材料具有较高的比容量、较好的倍率性能和优异的循环稳定性。在1 C倍率下,复合材料电极循环100圈后其比容量可达到239 m Ah/g;在10 C倍率下,循环100圈后其比容量仍可达150 m Ah/g左右。     

氧化铝@钛酸铜钙/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)复合材料的制备与介电性能研究

采用水热法合成线型钛酸铜钙,并在其表面包覆一层氧化铝薄膜,以聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)作为基体,制备了纳米复合材料,研究了颗粒形貌和填充量对复合材料介电性能和储能性能的影响。结果表明:表面包覆氧化铝的线型钛酸铜钙在聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)基体中有较好的分散性,可以有效提高复合材料的介电常数,同时保持复合材料低的介质损耗;当表面包覆氧化铝的线型钛酸铜钙体积分数为5%时,复合材料的最大储能密度达到1.67 J/cm~3;线型钛酸铜钙制备的复合材料比颗粒状钛酸铜钙制备的复合材料具有更加优异的介电性能及储能性能。     

石墨烯在碱性溶液中超级电容性能研究

以石墨烯作为超级电容器的电极材料,在7 mol/L的KOH中研究其电化学性能。利用简单的热膨胀法在200℃中制备得到单层石墨烯材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线光电子光谱法(XPS)研究了石墨烯及其复合材料的微观形貌和结构特性。在放电电流密度为1 m A/cm2的条件下,其单电极比电容可以达到307 F/g。经过1 000次充放电循环之后,其衰减量仅为6.8%,显示了良好的循环寿命。     

还原氧化石墨烯/铜对铅酸蓄电池板栅合金的影响

将还原氧化石墨烯/铜复合物(rGO/Cu)作为添加剂加入到铅酸蓄电池板栅合金Pb-CaSn-Al中,并探究了其对板栅合金的性能影响。结果发现:添加适量的rGO/Cu可以增加板栅合金的析氧过电势,从而抑制氧气的析出;此外,rGO/Cu还能够抑制合金表面高阻抗的PbO的生成,并促进导电性佳的PbO_2生成。对恒电流腐蚀后的产物进行形貌观测发现,适当的rGO/Cu有利于合金表面形成均匀的腐蚀颗粒。但研究结果也显示,rGO/Cu会降低板栅合金的析氢过电势,从而促进合金表面氢气的析出。