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摘要超级电容器是一种功率密度大、循环寿命长且能够快速充放电的储能设备，在驱动装置中具有广泛的应用前景。石墨烯因其拥有巨大的比表面积，良好的导电性等一系列优异性能而成为超级电容器电极材料的研究热点之一。氧化石墨烯水凝胶独特的三文网状结构应用于双电层超级电容器时，离子很容易在石墨烯基电极材料之间扩散，且暴露在电解液中的石墨烯片层为电解液的传导提供了无障碍通道，加强了超级电容器的导电性。本论文采用水热合成法成功制备出氧化石墨烯水凝胶，并利用XRD、Raman 、SEM和TEM对所制备的材料进行了结构表征，进一步研究了反应温度、反应时间、还原剂的量对其电化学性能的影响。经过对比分析，结果表明，在反应温度为180℃、反应时间8h、水合肼量为5μL，所制得的水凝胶比电容最大，在二电极体系中以1mol/L H2SO4溶液为电解质，电流密度为0.5A g-1，测得该最大比电容为204.9F•g-1。32262
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关键词 石墨烯 水凝胶 电化学 超级电容器
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Preparation and Electrochemical Performance of Graphene Oxide Hydrogel
Abstract
Supercapacitor is a kind of energy storage device with high power density and long cycle life, which is widely applied in electric vehicle system. Graphene has attracted much attention for supercapacitor electrode materials because of its huge specific surface area and excellent electrical conductivity.Notably, the electrolyte ion can be easily migrated between the graphene sheets when graphene hydrogel is used as electrode materials owing to its unique three-dimensional network structure. Moreover, the exposed graphene sheets of hydrogel can provide barrier free access, thus strengthen the conductivity of the supercapacitor.In this paper, a simple hydrothermal reduction to prepare graphene oxide hydrogel was introduced. The obtained hydrogel was characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM). The results demonstrate that the different temperature , reaction time and the amounts of reductant have a great effect on their electrochemical properties. It is found that the highest specific capacitance could reach 204.9F•g-1 when the reacting time was 8 hours with temperature 180 ℃ and 15μL hydrazine hydrate at a current density of 0.5A/g using 1 mol/L H2SO4 in a two electrode system.
Keywords Graphene Hydrogel Electrochemical Supercapacitor
目 次
1.绪论 1
1.1超级电容器概述 1
1.2 石墨烯 3
1.3氧化石墨烯概述 4
1.4氧化石墨烯水凝胶研究现状探究 5
1.5本论文的工作 5
2 实验部分 7
2.1 试剂与仪器 7
2.2 氧化石墨（GO）的制备 8
2.3氧化石墨烯水凝胶（GH）的制备 8
2.4超级电容器的制作及组装 10
2.5样品表征 10
3 结果与讨论 15
3.1 反应时间对氧化石墨烯水凝胶电化学性能的影响 15
3.2 温度对氧化石墨烯水凝胶电化学性能的影响 17
3.3 还原剂水合肼的用量对氧化石墨烯水凝胶电化学性能的影响 18
结 论 21
致 谢 22
参考文献23
1.绪论
世界经济飞速发展，这个过程中也产生很多新问题，如水污染、噪声污染、能源紧缺。各国自上世纪优尔十年代起已经开始对能源问题采取措施，解决能源问题主要有两大手段，一是加大力度开发新能源，改变传统化石能源结构，但是实际操作中这种方法研究成本高，时间长，而且新能源利用率可能不够高，反而会造成资源浪费。更为行之有效的方法是提高设备的储能效率，研制出成本低廉、能量密度高、环境友好的储能装置[1]。