石墨烯/钼酸盐基电极材料的制备及其在超级电容器中的应用

【摘要】过渡金属钼酸盐作为法拉第电极材料,主要依靠氧化还原反应形成赝电容,因此当其作为超级电容器电极材料时,往往具有很高的比电容,但是由于氧化还原过程中易发生体积变化,导致其循环稳定性不高,倍率特性差。而石墨烯作为一种新兴的碳材料,具有优异的导电性能和很高的比表面积,将石墨烯与单一的电极材料(如过渡金属钼酸盐、导电聚合物等)复合,可以缓解单一电极材料在充放电过程中的体积变化,显著提升其比电容,同时改善其在大电流密度下的电容倍率及循环稳定性。本文通过水热法合成石墨烯/钼酸盐纳米复合电极材料,分别制备出CoMoO4·0.9H2O/rGO及NiMoO4·xH2O/rGO复合电极材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察复合材料的微观形貌,通过粉末X射线衍射.(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)等对复合材料的结构进行表征,证实产物为石墨烯/钼酸盐纳米复合材料。制备的CoMoO4·0.9H2O/rGO复合材料,在1A/g的电流密度下,其比电容为802.2F/g,而单一的CoMoO4·0.9H2O材料的比电容仅为551.1F/g,当电流密度由1A/g增大到30A/g时,CoMoO4·0.9H2O/rGO复合材料的比电容保持率接近58.2%,高于单一的CoMoO4·0.9H2O材料(-48.39%),50mV/s的扫描速率下循环5000次以后,CoMoO4·0.9H2O/rGO复合物电极材料的比电容保持率高达86.3%,而CoMoO4·0.9H2O电极材料的比电容保持率仅为77.5%,说明单一的CoMoO4·0.9H2O纳米材料与石墨烯复合后,可以显著提升其比电容及改善其倍率特性和循环寿命。对于制备的NiMoO4·xH2O/rGO复合材料,在1A/g的电流密度下,其比电容为1054.4F/g,高于单一NiMoO4·xH2O材料的比电容(925.6F/g),当电流密度由1A/g增大到10A/g时,该复合材料与单一的NiMoO4·xH2O材料比电容保持率大小接近,分别为63.23%和64.82%,50mV/s的扫描速率下经过2000次循环以后,其比电容保持率分别为106.02%,100.67%。电化学性能研究表明,NiMoO4·xH2O与石墨烯复合,可以提高它的比电容和循环稳定性,但影响并不显著,可能是由于钼酸盐与引入的石墨烯的量未达到最佳比例,且单一的NiMoO4·xH2O材料本身即具备优良的电学性能及倍率特性。NiMoO4·xH2O/rGO复合材料的比电容及倍率特性依然具有很大的提升发展空间,需要进一步优化反应条件,以制备具有更好的电容特性和循环寿命的石墨烯/钼酸镍的复合材料。
【作者】朝洁；
【导师】胡俊青；
【作者基本信息】东华大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】石墨烯钼酸盐复合材料；水热法；电化学性能；超级电容器；

【参考文献】
[1]乔增伟.人眼波前像差仪图像处理与自动跟踪系统的研究[D].南京航空航天大学,机械电子工程,2004,硕士.
[2]管建华.综合监控系统(ISCS)研究[J].铁道通信信号.2004(08)
[3]陈磊.《半边天》的女性形象及其文化表达[D].黑龙江大学,新闻学,2013,硕士.
[4]麻敏.S医药公司研发人员薪酬激励制度的完善研究[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2013,硕士.
[5]陈雅静.台州市椒江区社区矫正工作的问题及对策[D].宁波大学,法律,2014,硕士.
[6]李楠.论纳税评估体系建设与完善[D].华中师范大学,公共管理,2013,硕士.
[7]武思敏.二语在三语习得中的迁移[D].吉林大学,英语语言文学,2004,硕士.
[8]祝皓.痹肿消汤及其有效成分阿魏酸干预胶原诱导性关节炎大鼠的定量蛋白质组学研究[D].中南大学,中西医结合,2014,博士.
[9]王田苗,王君臣,杨艳,胡磊,孙磊.基于Harris角点的内窥镜图像变形全自动校正算法[J].自动化学报,2011,11:1360-1367.
[10]杜孝平,马秀莉,唐世渭,牧之内显文.快速关联规则挖掘算法[J].计算机工程与应用,2002,11:1-4+47.
[11]毕力格.松年《颐园论画》绘画美学思想研究[D].内蒙古师范大学,美术学,2013,硕士.
[12]杨红梅.昆明M房地产公司楼盘营销研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[13]李娜.石墨烷诞生掀开材料科学领域新一页[J].科技导报,2009,03:8.
[14]陈欣.我国文化产业债务融资影响因素研究[D].贵州财经大学,金融学,2013,硕士.
[15]王元元.优势视角下小组工作对中职生自卑心理问题的介入研究[D].华中科技大学,社会工作,2013,硕士.
[16]闻育,吴铁军.求解复杂多阶段决策问题的动态窗口蚁群优化算法[J].自动化学报,2004,06:872-879.
[17]邵云贺.科技哲学视野下我国食品安全科技法治问题研究[D].云南师范大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[18]陈波.中药复方配伍的数据挖掘系统的构建[D].成都中医药大学,2004.
[19]何方.利益冲突下的分析师跟进行为研究[D].合肥工业大学,会计学,2013,硕士.
[20]高媛媛.言语交际中认知语境的关联理论分析[D].西南大学,逻辑学,2013,硕士.
[21]张丹栎.民国旗袍的装饰研究及现代设计创新[D].北京服装学院,设计艺术学,2012,硕士.
[22]俞晓霞.论数字图书馆个性化信息服务的实现[J].图书情报工作,2005,05:30-32+71.
[23]王金枝,黄琳.H_∞逼近系统阶数的一个下界[J].自动化学报,2003,06:943-946.
[24]刘莲莲.数字技术视域下电视公益广告的视觉表现[D].河北师范大学,艺术学,2013,硕士.
[25]戴金水.珠江口深圳西海岸发展构想[J].水利规划与设计.2005(S1)
[26]何建瑞.瑞安市农村新社区公共服务的困境及对策研究[D].华东理工大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[27]朱丽丽.基于财务视角的生物制药上市公司成长性评价研究[D].广东工业大学,会计学,2014,硕士.
[28]陈前恒.农村信用社产权制度改革研究[D].中国社会科学院研究生院,农业经济管理,2003,硕士.
[29]肖采薇.当代中国剧场建筑使用后评估框架研究[D].清华大学,建筑学,2013,硕士.
[30]吴建全.农村社会和谐稳定问题的研究[D].西北农林科技大学,农业推广,2012,硕士.
[31]许美玲.碳硼烷硫醚及硼化合物的合成研究[D].济南大学,应用化学,2012,硕士.
[32]王晓慧.辉腾小区停车位权属纠纷案的法律分析[D].兰州大学,民商法,2012,硕士.
[33]赵妍.国际企业战略联盟及对我国的启示[D].河北大学,政治经济学,2003,硕士.
[34]唐胜男.社区日间照料中心空间特征研究[D].北方工业大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[35]黄宏斌.基于生命周期理论的民营家族企业接班人选择问题研究[D].浙江工业大学,2006.
[36]王健.FDI对江苏经济增长的影响[D].南京财经大学,金融学,2013,硕士.
[37]荀翠.小学礼仪教材中公共礼仪教育研究[D].西南大学,教育学原理,2014,硕士.
[38]李冬峰.不能犯理论研究[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[39]朱月.乌头类生物碱对照提取物的制备及应用研究[D].中国食品药品检定研究院,药物分析,2013,硕士.
[40]杜伟.低温气候空气源热泵系统设计研究[D].大连理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[41]谭万能,李志安,邹碧.植物对重金属耐性的分子生态机理[J].植物生态学报,2006,04:703-712.
[42]王晓国,黄韶坤,朱炜.关联挖掘中的时效度研究[J].计算机应用,2005,01:28-30.
[43]吴晓伟.有色金属研究总院仓储管理系统设计与实现[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[44]赵亮.几种核壳结构磁性介孔复合材料的合成与性质研究[D].吉林大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[45]南阳.腹腔镜下卵巢移位及阴道延长在年轻宫颈癌患者治疗中的临床应用[D].郑州大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[46]王安然.多穗金粟兰内生真菌分离、鉴定及其次生代谢产物的研究[D].西南大学,微生物,2014,硕士.
[47]梁若鹏.肠系膜上动脉压迫综合征133例诊疗研究[D].郑州大学,微创普外科,2013,硕士.
[48]孔行,刘治国,于渤.使用者成本、住房按揭贷款与房地产市场有效需求[J].金融研究,2010,01:186-196.
[49]廖莉.Dancing with Chains–A Probe into Subtitling Translation[D].西南财经大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[50]张晶晶.早产和低出生体重的影响因素研究[D].兰州大学,劳动卫生与环境卫生学,2013,硕士.