三维石墨烯-聚苯胺纳米复合材料及其电性能研究(2)

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1.5 超级电容器 8

1.1.1 超级电容器基本原理及优点 9

1.1.2 碳基电极材料工作原理 10

1.1.3 导电聚合物电极材料工作原理 11

1.1.4 超级电容器应用 11

1.6 本课题研究意义和目的 12

2 三维石墨烯-聚苯胺复合材料的制备 13

2.1 引言 13

2.2 实验药品及仪器 13

2.2.1 实验仪器 13

2.2.2 实验药品 13

2.3 表征手段 14

2.3.1 扫描电子显微镜（SEM） 14

2.3.2 电化学工作站 15

2.3.3 X射线衍射分析（XRD） 15

2.4 制备石墨烯-聚苯胺复合材料 16

2.4.1 氧化石墨烯的制备 16

2.4.2 石墨烯-聚苯胺复合材料制备过程 16

2.4.3 研磨处理 17

2.4.5 泡沫镍的预处理 18

3 结果与讨论 19

3.1 实物图 19

3.2 X射线衍射 19

3.3 循环伏安分析 20

3.4 扫描电子显微镜 21

3.5充放电 22

4 结论 24

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1 研究背景

随着全球不断的气候变暖，资源匮乏，生态环境在不断地日益恶化，人类将目光转至太阳能，风能等可再生的新能源，但是，可再生能源的本身的特性决定了这些发电方式等都会受到季节，气候等影响，有着不连续性和不稳定性，例如太阳能在晴天可以工作，但在阴天和晚上时得不到很好的应用。也就是说，可再生能源的电能波动比较大，可调节性差，给人们使用带来了诸多的影响，要解决这一重大的问题，需要发展新型的高效储能装置，来解决发电与用电的时差矛盾以及间歇式可再生能源发电直接并网时对电网的冲击[1].目前,高性能的储能技术已被看作是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到了各界广泛的高度关注。

一种新兴的超级电容器开始被人们所关注，它有着无污染、寿命长、可快速充放电、功率密度大等优点，这些优点很好的弥补了传统电容器和蓄电池的缺陷从而逐渐被人们所重视。电极材料作为一个最为关键的部分也因此被人们所关注。

石墨烯是一种由单层碳原子紧密结合在一起所形成的二位蜂窝晶格材料，它是一种由sp2杂化C原子所形成的六边形单层材料，由于其具有独特的分子结构，所以石墨烯具有优异的材料性能，在力学，热力学，光学和电学方面都得到了很好的表现。由于石墨烯的特殊分子结构，它成为了世界上最薄的二维材料，它的厚度仅仅为0.35mm；它的拉伸强度是已知材料中最优秀的，为130GPa；同时具有良好的热导率以及载电子流迁移率；由于电子穿过石墨烯材料中近乎没有阻力，石墨烯可以说是已知材料中导电性能最为优秀的一种材料了。