2。3 实验思路 10

2。4 实验方法与步骤 11

2。4。1 三维石墨烯的制备 11

2。4。2 三维石墨烯/Co-MOF 复合物的制备 11

2。4。2。1 Co-MOF 的合成 11

2。4。2。2  三维石墨烯/ Co-MOF 复合物的合成 12

2。4。3 三维石墨烯/Co3O4 复合物的制备 12

2。4。3。1 Co3O4 的合成 12

2。4。3。2  三维石墨烯/Co3O4 复合物的合成 12

2。5 电化学表征 13

2。5。1 锂离子电池的组装与测试 13

2。5。2 超级电容器的组装与测试 13

第三章 结果与讨论 14

3。1  三维石墨烯的表征 14

3。2 ZIF-67 的表征 16

3。3 三维石墨烯/ZIF-67 的表征 19

3。4 Co3O4 的表征 21

3。5  三维石墨烯/Co3O4 的表征 23

3。6  材料储能性质的研究 23

3。6。1  锂离子电池性能 23

3。6。2  超级电容器性能 25

结 论 28

致 谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1。1 研究背景

能源问题是当今全球都密切关注的头等问题，不可再生能源逐渐枯竭且能源需 求迅猛增长，长期以来人们在不断地寻找新型的可再生的能源来替代传统的不可再 生能源，如混合动力、太阳能等清洁能源，虽然目前已经取得了一定成效，然而由 于这些可再生能源具有利用率低、不易储存及供电输出的不稳定性等特点，所以人 们需要使用新的电学储能器件将这些不稳定的能量存储起来，再通过这些器件实现 稳定连续的供能目的。因此，研究具有导电性高、比表面积大和机械性稳定的新型 电极材料是电池和超级电容器领域急需解决的一个关键问题。

目前市场上常见的电源体系中，一次性电池由于成本较高、比容量低等缺点使 用范围受到限制，因而未能得到普遍使用。在各种二次电池中，由于具有更高的功 率密度、更大的能量密度、更强的环境亲和力、更长的循环寿命等特点，锂离子电 池显得尤为突出。锂离子电池不仅保持了锂电池的主要优点：重量轻、体积小、比 能量高，无毒无污染等问题，有利于用电设备的小型化和轻量化，同时由于不存在 金属锂，大大提高了电池的安全性和循环性能，用做锂离子电池电化学嵌入脱出反 应的材料均具有层状或隧道结构，目前用做负极的材料有石墨、焦碳、热解碳等， 锂离子电池的发展得益于负极材料的发展，又促进负极材料的研究。作为锂离子电 池的负极材料中的一类—石墨烯/金属（金属氧化物）复合材料，其在某些方面具有 结构和性能上的优势，在锂离子电池的脱插过程中，石墨烯特有的骨架结构一定程 度上缓冲了金属氧化物晶格膨胀，减少了锂离子脱插过程对材料晶格的破坏，从而 电极材料的循环寿命得以延长；另一方面，具有网状结构的石墨烯具有较大的比表 面积和较强的导电性能，极大地提高了锂离子在材料中的迁移速率，从而电极材料 的倍率性能得以提高。