石墨烯-四氧化三钴纳米复合材料及其电性能研究(2)

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1.5.5 石墨烯在超级电容器中的应用 6

（1）超级电容器的简介 6

（2）超级电容器的性能特点 7

（3）超级电容器的工作原理 7

A 双电层电容 7

B 赝电容 9

（4）石墨烯在超级电容器中的应用 9

1.6 选题依据 11

第2章实验设计方案 12

2.1原料、试剂以及仪器 12

2.2 实验部分 13

2.2.1 氧化石墨烯的制备 13

2.2.2 石墨烯/四氧化三钴复合材料的制备 14

2.2.3 工作电极的制备 14

2.3 表征方法 15

2.3.1 X射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD） 15

2.3.2扫描电镜（SEM） 15

2.3.3 循环伏安测试 16

2.3.4 恒电流充放电测试 16

第3章实验结果与讨论 17

3.1 产品的形貌结构分析 17

3.2 产品的电化学性能分析 20

3.3 实验总结 23

致谢 24

参考文献 25

第1章文献综述

1.1 石墨烯及石墨烯基复合材料的研究背景

在2004年，独立存在的二维石墨烯(Gra-phene，GN)晶体由英国曼彻斯顿大学的Geim和 Novoselov[1]通过胶带机械分离高定向石墨制得。之后，它便吸引到了材料科学界很大的注意。石墨烯之所以能够制成多种功能性复合材料，是因为它拥有独特的二维结构和优异的物化性能。

复合材料是由基底和增强体2个部分组成。各类原料在性能上能相互掩盖缺点而产生协同效应。在2006年，Ruoff等[2]提出石墨烯能够通过化学方法进行大规模、低成本的生产。之后，人们就给予石墨烯基复合材料的探究更多的关注。因为石墨烯的特有机能提高了复合材料的物化性能，所以人们逐渐将石墨烯和其他组成部分结合制成各类复合材料来达到各类需求。在国内，石墨能源的储量大且质量好，因而合理地使用和发展石墨能源是很有前途的。RGO/Co3O4复合物可以通过溶胶凝胶法[5]、沉淀法、自动燃烧合成[6]、水热法[7]等制备而得，其在锂离子电池负极材料[3]、超级电容器[4]、催化剂等方面的应用也很有前途。本实验的基底是氧化石墨烯（GO），前驱体为Co(Ac)2，通过水热法选择性加入双氧水、氨水来制取不同的G-Co3O4复合材料。

1.2 氧化石墨烯的研究现状

首先，研究者对由Hummer法研制的氧化石墨烯的氧化量进行了研究。然后，他们发觉控制氧化剂的用量是制得各类含氧量的氧化石墨烯的重要因素。经过实验证明，氧化石墨烯中sp3碳的杂化程度增长是因为其含氧量的增长。氧化石墨烯的氧的含量越高则电势越低的这个结论是由他们通过测量各类含氧量氧化石墨烯的电势才发现的。另外，氧化石墨烯之间的静电斥力很大程度地影响了氧化石墨烯在水中分散性。