碳纳米管/聚苯胺/石墨烯柔性薄膜结构调控对电容效应的影响

基本信息
批准号:51372160
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:王永祯
学科分类:
依托单位:太原理工大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:章海霞,王向荣,王勇,田添,刘志涛,王令云,张妍兰,李洪飞,任丹丹
关键词:
电容效应结构控制超级电容器纳米碳管/聚苯胺/石墨烯柔性
结项摘要

This research will devote to the influence of controllable preparation on the structural changes of carbon nanotube /polyaniline/ graphene composite film.The enhanced effect of capacitance of the flexible electrode material is emphasized. Based on the preparation of graphene and nanotubes, in-situ polymerization was applied in synthesis of carbon nanotube /polyaniline/graphene composite film. The atom、molecule ultra microstructure and capacitor performance characteristics of the hybrid film were investigated by scanning electron microscope(SEM)、high resolution transmission electron microscopy(HRTEM)、atomic force microscope(AFM)、raman spectrum、X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)、electrochemical testing technology. Meanwhile, the synthesis procedure of this hybrid film was demonstrated in nanometer-scale, the technical parameters were optimised and an in-situ synthesis mechanism model was established. To access the best experiment parameter of the supercapacitor electrode material, the structure-function relations between the composition、structure and interface of the hybrid and its high specific capacitance、high power density and high cycle stability are indicated. The connection of the hybrid and its capacitance are clarified. In summary, the indepth and fundamental study of carbon nanotube/polyaniline /graphene film is explored in this research, which is expected to enhance the capacity of electrode materials and expand the carbon nanometer functional materials application in the field of green energy.

本研究以碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合薄膜为主体,主要解决该柔性材料可控制备对结构变化影响,重点探索柔性电极材料电容增强效应。在分别制备石墨烯和碳纳米管的基础上,拟采用原位聚合法合成碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合薄膜;通过SEM、HRTEM、AFM、RAMAN、XPS、电化学等测试技术,表征碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合薄膜的原子、分子超微观结构和电容性能;在纳米空间描述复合材料的生成过程,优化工艺参数,建立原位合成机理模型;阐明复合物的组分、结构和界面等主要因素与高比电容、高功率密度和高循环稳定之间的构效关系,着重诠释复合材料与电容效应规律,寻求超级电容器电极材料的最佳实验参数。 本研究对碳纳米管/聚苯胺/石墨烯薄膜深层次基础性科学问题的研究,为实现高效增容电极材料提供了一种思路,拓展了碳纳米功能材料在绿色能源领域的应用。

项目摘要

基于石墨烯复合材料特殊的结构而表现出高导电性,理论容量优良性能,在能源领域的应用上受到了极大地关注。针对石墨烯原子层与层之间存在的较大的分子间作用力导致其易发生团聚而使得比表面积降低,制约其高效能的充分发挥的问题,引入碳纳米管、铂/锡、纳米硫化物等材料,结合不同纬度的石墨烯基底,实现石墨烯基复合电极材料可控制备与电容性能研究。.本项目主要研究内容包括:项目围绕石墨烯复合材料的制备、表征、性能及器件的思路,主要研究内容包括:①石墨烯/碳纳米管复合电极材料的表征及其电容性能研究;②Pt-Sn/石墨烯复合材料可控制备及电化学性能表征;③3D石墨烯复合材料的制备、微观结构及性能表征;④硫化物/石墨烯复合材料电容性效应与微观结构相关性研究。采用水热法、浸渍法、化学沉积法等方法合成石墨烯基复合材料,通过 SEM、TEM、XRD、XPS 等测试技术,表征复合材料的超微观结构,考察其电化学等性能,并将复合材料组装成器件,测试其比电容、储放速率、循环稳定性等特征参数。结果表明:将石墨烯与碳纳米管、铂/锡、纳米硫化物等材料复合得到的石墨烯基复合材料,可以充分利用石墨烯所具有的优良的电子传输能力,结合添加材料的本质特征,提高复合材料的电化学性能及储能效应,为拓展石墨烯优异储能性能在能源领域的应用提供了广阔的思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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