三维层状双金属氢氧化物/石墨烯复合气凝胶电化学性能研究
双金属氢氧化物(Layer Double Hydroxides-LDHs)，是一种二维层状的金属氢氧化物，由于具有层板元素可调变性，结构记忆效应等自身优势可以制备出多种组成和功能的LDHs纳米片。并且，LDHs因其独特的结构各向异性，低成本，高的比电容和环境友好性等优点已经被研究用于超级电容器电极材料。然而，由于其较差的导电性，限制了LDHs的电化学性能。而石墨烯气凝胶(GAs)其具有比表面积大，稳定的化学性能，低成本，对环境污染小等优势在超级电容器领域内优势明显。因此，为实现LDHs电化学性能的提升，本文构造了两种不同组成的2D LDHs和3D GAs复合材料，复合材料既有2D LDHs高的理论电容的优势，又有3D GAs比表面积高，导电性高的优势，并且着重分析了双金属氢氧化物/石墨烯复合气凝胶(LDH/GHAs)结构与性能之间的关联问题，为拓展此类复合材料的实际应用提供较为充足的理论依据。研究内容如下: 1、采用冷冻干燥辅助水热合成的方法合成了三维层状的Co-AlLDH/GHAs复合材料，其由片层结构的Co-Al LDHs和三维网状结构的GAs组成，复合材料在保持GAs三维网络结构的基础上，2D LDHs片层原位在石墨烯片层间生成。三维网状结构的Co-Al LDH/GHAs复合材料应用于超级电容器电极材料，在电流密度为1 A·g-1时，比电容为640 F·g-1，在电流密度20 A·g-1时，比电容为302 F·g-1。在电流密度为20 A·g-1时，循环10000圈后容量保持率高达97％。 2、采用冷冻干燥辅助水热合成的方法合成了三维网状结构的Co-Ni-Al LDH/GHAs复合材料，其由片层结构的Co-Ni-Al LDHs和三维网状结构的GAs组成。电子在3D GAs网络上很快有效的传递，然后传递到Co-Ni-Al LDHs纳米片上，作为传递通道，GAs为电子传递提供了有效且快速的路径，进而提高复合材料的导电性能。三维网状结构的Co-Ni-Al LDH/GHAs复合材料用作超级电容器电极，在电流密度为1 A·g-1时恒电流充放电，比电容为1380 F·g-1，电流密度为8 A·g-1时，比电容为680 F·g-1。
双金属层状氢氧化物;石墨烯;复合气凝胶;电化学性能
北京化工大学
硕士
化学
刘海梅
2015
中文
TQ027.34
81
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）