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摘要通过一种简单的化学水解方法，分别对有机溶剂DMSO 浓度和体系反应时间进行控制变量研究，成功制备出直径尺寸分别为 110 nm、200 nm、340 nm 和 450 nm 的ZnO 纳米盘。然后采取原理简明，周期短，过程简单的 Hummers 法，成功制得性能较好的氧化石墨烯（GO）。ZnO 纳米盘与氧化石墨烯（GO）按照 1：1的质量比例关系超声混合，然后经过抽滤和酸溶 ZnO 处理，即牺牲模板法，得到了四种具有不同尺寸孔洞结构、比表面积大大增加、柔韧性极好的三维氧化石墨烯。对其还原处理后，电化学研究发现，与石墨烯原始材料相比，混合 ZnO 而形成的三维石墨烯（RGO）材料具有优异的导电性、良好的循环稳定性、较好的倍率性能和杰出的离子传导能力，且与直径最小的 ZnO 纳米盘混合，所得材料的性能最好。49109
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毕业论文关键词 ZnO 纳米盘 GO 超声混合 抽滤 牺牲模板法 孔洞 三维 RGO
Title The synthesis and activation of the three-dimensionalgraphene,and its application in the supercapacitorAbstractStudied the effect of the concentration of the organic solvent DMSO and the reactiontime by controlling variable method and using a simple chemical hydrolysis methodsuccessfully prepared the ZnO nanocrystals nanodisk with diameters of 110 nm,200nm,340 nm and 450 nm,respectively. Prepared the graphene oxide having goodproperties via a improving Hummers way with concise principle,short period andsimple process.Ultrasonically mixed the ZnO nanodikes and graphene oxide accordingthe mass ratio of 1:1.Then disposed the mixture by vacuum filtration and aciddissolution ZnO operation called sacrificial template method.And obtained fourthree-dimensional graphene oxide films with different size of the pores,largerspecific area and excellent flexibility.Dealed the graphene oxide with reductiontreatment and measured their electrochemical properties.The results showed thatthe three-dimensional RGO had excellent electrical conductivity,good cyclestability,good capacitance performance and excellent ion conductivity.Inaddition, the samller diameter of the ZnO nanodisks,the better performance of thematerials.
Keywords ZnO nanocrystals nanodisk; graphene oxide; ultrasonically mixed;vacuum filtration; sacrificial template method; pores; three-dimensionalreduction graphene oxide
目次
1引言...1
1.1超级电容器简介...1
1.2氧化锌简介..4
1.3石墨烯简介..5
1.4本文研究意义与主要内容..7
2实验部分....8
2.1ZnO纳米盘的制备....8
2.2氧化石墨烯的制备....9
2.3三维氧化石墨烯的合成.9
2.4三维氧化石墨烯材料的还原处理..10
2.5三维石墨烯材料电化学性能测试...11
3实验结果与分析12
3.1ZnO纳米盘的尺寸与形态的分析..12
3.2三维氧化石墨烯材料微观形貌的调控...16
3.3ZnO纳米盘去除程度的分析19
3.4三维氧化石墨烯膜的机械性能研究...19
3.5三维石墨烯材料的表征分析22
3.6三维石墨烯材料电化学性能分析..23
结论...27
致谢...29
参考文献..30
1 引言能源问题是目前全人类所面临的最严峻的问题之一，并且随着非可再生能源的日渐枯竭[1]，新的可再生能源的研究与发掘，论文网正在引起人们极大的关注和广泛的研究兴趣。考虑到现代社会的发展水平和科技的先进程度，人类对新的可再生能源的要求也不断提高。现阶段，人们正在追求新的可再生能源的转化储存可靠性和稳定性，目前为止，已有大量的研究集中在了以化学储能技术原理为主的新型高效的电能存储装置上[2,3]。在这些新型高效电能存储装置中，发展较为成熟的主要是二次电池，它可以发生电能和化学能之间的可逆转化，这一独特的性能使得二次电池在民生国防等许多重要领域都得到了广泛应用[4-6]。与之前的储能装置相比，二次电池有其独特的明显的优势，能量密度比较高，可以在较长的时间内源源不断地为设备提供电能，适用性广泛。但是它们也有一些很难解决的缺陷问题，充电与放电的循环寿命比较短（一般来说，充电与放电的循环次数在1000 次以下）；另外，它们功率密度太低，充电时所用时间有些长。随着科技的不断进步，二次电池存在的缺陷使其越来越不能满足人类对能源的需求，因此，另一类更高效的电能存储装置即超级电容器，正在引起人们越来越广泛的研究[7,8]，与此同时，在对其电极材料开发上也不断取得新突破。1