基于氮摻雜石墨烯的高能量特性復(fù)合電極材料的制備與其在超級電容器中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展推動了對能源需求的不斷增長，也伴隨產(chǎn)生了日益嚴重的環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題?？稍偕茉吹母咝Ю煤蛢δ芷骷膭?chuàng)新開發(fā)對協(xié)調(diào)緩解能源需求與環(huán)境破壞之間的矛盾具有重要意義。超級電容器是一種具有高功率密度，快充放電速度，長循環(huán)壽命等優(yōu)點的新型儲能器件。這些優(yōu)點使得超級電容器在大功率用電設(shè)備、通信設(shè)備、備用電源、可穿戴電子等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。但超級電容器的缺點也很明顯，即能量密度相對于其他儲能器件（鋰離子電池、鉛酸電池等）仍很

2、低。超級電容目前并未得到大范圍商業(yè)化應(yīng)用，其原因在于超級電容的低能量密度。為了克服超級電容這一缺陷，而使其能獲得廣泛應(yīng)用，對超級電容電極材料的開發(fā)變得至關(guān)重要，尤其是開發(fā)同時具有高能量密度和高功率密度的電極材料是電極材料開發(fā)中的重點問題。本文以就以制備和研究高能量密、高功率密度電極材料為中心，以通過在高導(dǎo)電性基底上合成高比電容贗電容材料制備復(fù)合材料為核心策略。結(jié)果如下：
　　以氮摻雜還原氧化石墨烯為導(dǎo)電基底，在此基底上合成立方晶系

3、鎳鈷雙金屬氧化物納米粒子，制備出復(fù)合材料應(yīng)用于柔性超級電容器。通過水熱法可一步制備出此復(fù)合材料，氧化石墨烯在被還原的同時進行氮摻雜，而鎳鈷雙金屬氧化物也是在此過程中被鉚合上導(dǎo)電基底的表面。經(jīng)XRD、SEM、TEM等表征手段驗證了復(fù)合材料的成功制備。而電化學(xué)測試表明此電極材料的比電容為508 F g-1（0.5 A g-1），將此電極材料制備成柔性超級電容器，器件在0.5 A g-1電流密度下具有較高的比電容（58 F g-1），比電容保

4、持率為94％（2000此恒流充放電循環(huán)）。
　　雜原子的摻雜是將贗電容效應(yīng)引入石墨烯，提高石墨烯導(dǎo)電率和比電容的有效方法。帶孤對電子的氮和帶空穴的硼都能與石墨烯上的π電子相結(jié)合，活化原本惰性的π電子從而引入贗電容效應(yīng)提高比電容，因此硼氮共摻雜石墨烯氣凝膠被制備出來并引用于全固態(tài)柔性超級電容器中。經(jīng)TEM、EELS等表征手段驗證了硼氮共摻雜石墨烯氣凝膠的成功制備。電化學(xué)測試表明，硼氮共摻雜石墨烯氣凝膠在0.5 A g-1的電流密度下