测定非薄膜电极件材料需要采用什么电极

石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究 - 中国博士学位论文全文数据库
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石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究
【作者基本信息】
【摘要】 石墨烯具有诸多优良的性能,如良好的导电性与透光性,较高的比表面积等,在各个领域得到广泛的研究和应用。本文重点研究了石墨烯及石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器及透明导电电极材料领域中的应用。采用Hummer’s氧化法制备氧化石墨烯(GO),再利用氧化石墨烯的成膜性及其片层间的π-π堆叠作用制备氧化石墨烯自支撑柔性薄膜材料。使用6种还原方法(HI,H2SO4, HI+H2SO4,NaOH, N2H4及NaBH4还原)对氧化石墨烯自支撑柔性薄膜材料进行还原,比较还原后还原氧化石墨烯薄膜(RGO)的膜结构的完整性及电导率。结果表明各还原方法均可还原氧化石墨烯自支撑柔性薄膜材料。其中HI还原的RGO自支撑薄膜材料膜结构保持完整,且电导率远高于其他方法还原的RGO薄膜。H2SO4及NaOH还原的RGO自支撑薄膜结构卷曲;N2H4及NaBH4还原的RGO自支撑薄膜由于还原过程中反应较剧烈而不能保持RGO自支撑薄膜完整的膜结构,不能满足后续的研究要求。采用一种低温溶液共还原过程,可以同时还原GO及金属纳米颗粒,再通过浸渍提拉法成功制备出RGO, RGO-Cu, RGO-Ag及RGO-Ag-Cu复合透明导电电极材料。对各样品进行电学性能及光学性能的研究,结果表明金属纳米颗粒的加入能有效改善RGO透明导电电极的电导率,且Ag对复合材料电导率的提升要大于Cu纳米颗粒。随着金属纳米颗粒含量的增加,复合透明导电电极的电导率逐渐增加,但透光率却逐渐下降。通过优化复合透明导电电极中金属颗粒的含量,可以使透明导电电极材料兼具优良的导电性及透光性。制备了RGO-Ag-Cu三相复合透明导电电极材料。通过调节三相复合材料中Ag纳米颗粒和Cu纳米颗粒浓度,可以得到成本低于RGO-Ag,电学性能高于RGO-Cu的三相复合透明导电电极。使用溶液蒸发法,采用聚苯乙烯微球作为可去除模板,制备了多孔自支撑纸状RGO薄膜电极材料,并通过电沉积方法制在其表面沉积了聚吡咯(PPy)涂层,最终得到多孔石墨烯-PPy复合材料。CV测试及恒流源充放电测试结果表明PPy对提升自支撑纸状RGO薄膜电极材料的电导率及电容具有显著的效果。研究结果还表明复合多孔结构比提升电导率更有益于电极材料电化学性能的提升。具有多孔结构,并具有PPy涂层的多孔石墨烯-PPy复合自支撑纸状薄膜电极材料具有较优的比电容。但是由于PPy的电化学不稳定性,多孔石墨烯-PPy复合自支撑纸状薄膜电极材料的电化学稳定性相对较差。通过溶液蒸发法及电化学沉积法制备了自支撑柔性TiO2-G-PPy复合薄膜超级电容器电极材料。TiO2的引入有效的提升了复合电极材料电容及电化学稳定性。当TiO2在TiO2-G-PPy复合薄膜中的含量达到14.6%的时候,复合电极材料具有最高的电容及电化学稳定性。电化学沉积的PPy涂层对电极材料电学性能的影响相当显著,可以有效提升电化学测试过程中电极材料的电流密度,进而提升复合电极材料的电容。但PPy由于其自身的电化学不稳定性在一定程度上影响了TiO2-G-PPy及G-PPy复合材料的电化学稳定性。TiO2-G-PPy具有较高的电容以及较好的电化学稳定性,在一定程度上说明了TiO2和PPy具有一定协同增效作用。研究了不同晶型TiO2对复合材料电学性能影响,结果表明当TiO2与RGO两相复合时,不同晶型TiO2对复合材料电学性能的影响较小。当TiO2, RGO及PPy三相复合时,不同晶型TiO2对复合材料的影响不同,anatase-G-PPy具有较高的电容但是电化学稳定性较差;而rutile-G-PPy则刚好相反,具有较高的电化学稳定性,但是电容较低。
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【分类号】TB383.2;TM53
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碳薄膜电极材料在电分析化学中的应用
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&&由于具有一系列的优点,碳材料被广泛地应用于电分析化学。新型碳电极材料的开发及其性质研究对电分析化学的发展起着重要的推动作用。最近文献报道了一些制备新型碳薄膜电极材料的方法,因为制备方法不同,这些碳薄膜材料的电化学性质如电位窗、稳定性、导电性也显著不同。人们
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