氧化钴和石墨烯复合电容材料的制备及性能研究

• 作 者: 周栋
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 四氧化三钴 石墨烯 超级电容器 比电容

超级电容器作为一种新型的电能储存装置，以其功率密度高，循环稳定性好等特点备受众多研究者的关注。在众多被研究的赝电容材料中，四氧化三钴因其较高的理论比电容成为人们研究的热点。石墨烯自从2004年被发现以来，在双电层电容材料中，就因其优良的导电性和较高的理论比表面积，广泛应用于电化学材料中。因此，把四氧化三钴和石墨烯复合可以有效的改进四氧化三钴的导电性，提高其电容性能。本文首先探究了四氧化三钴的电容性能。采用连续离子层吸附与反应的方法使四氧化三钴直接负载于泡沫镍上，通过调节负载次数改变负载量，焙烧与否改变晶型。采用电化学性能测试探究最佳负载量，且证实了无定形的材料更有利于电容性能的发挥。其次探究了氧化石墨烯的还原程度对于电容性能的影响。采用改良的Hummers法制备氧化石墨，分别采用快速升温热膨胀法和电化学方法进行还原，通过EPMA、FT-IR、XPS、XRD、Raman、BET等多种表征手段，探究其氧含量、缺陷度、比表面积以及层间距对电容性能的影响。最后制备了金属氧化物负载于石墨烯上的复合电容材料。采用氨水作为沉淀剂负载钴氧化物前驱体于氧化石墨烯上，接着利用高温还原氧化石墨烯和转化钴氧化物前驱体为四氧化三钴，得到四氧化三钴/石墨烯复合材料。进一步制备了过渡金属二元钴氧化物负载于石墨烯上的复合材料，探究二元金属的最佳组合以及最佳比例对于电容性能的影响。本论文对于电容材料的制备，电容性能的改进具有一定的指导意义。