石墨烯基超級(jí)電容器電極材料的制備與電化學(xué)性能的研究的開題報(bào)告

石墨烯基超級(jí)電容器電極材料的制備與電化學(xué)性能的研究的開題報(bào)告一、研究背景及意義隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電能存儲(chǔ)技術(shù)也日益受到關(guān)注。作為一種電子化學(xué)電容器，超級(jí)電容器因其高能量密度、快速充放電、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為電能存儲(chǔ)技術(shù)的重要研究方向之一。目前，超級(jí)電容器主要分為電化學(xué)雙層電容和偽電容兩種類型，其中電化學(xué)雙層電容具有能量密度低、功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中；而偽電容則有著較高的能量密度，成為了繼鋰離子電池、鉛酸蓄電池后的第三代電池。超級(jí)電容器電極材料是影響其性能的關(guān)鍵因素之一。目前，常用的電極材料主要包括活性炭、金屬氧化物、碳納米管等。然而，這些材料在一定程度上存在著能量密度低、比表面積小等問題，導(dǎo)致其在高能量密度、高功率密度、持久穩(wěn)定的應(yīng)用方面受到限制。因此，石墨烯作為一種新型的材料一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便引起了廣泛關(guān)注。石墨烯具有極高的比表面積、良好的電導(dǎo)率、高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制備高性能超級(jí)電容器的理想電極材料。二、研究目的與內(nèi)容本課題旨在探究石墨烯基超級(jí)電容器電極材料的制備方法及電化學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容包括：1.通過化學(xué)氣相沉積、機(jī)械剝離等方法制備高質(zhì)量的單層石墨烯材料；2.開發(fā)高效的石墨烯負(fù)載氧化物或者金屬化合物的方法，以提高電極材料的比表面積和電容性能；3.進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，研究石墨烯基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。三、研究方法1.利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備高質(zhì)量單層石墨烯材料；2.利用冷等離子體處理、高溫還原等方法制備氧化物或金屬化合物負(fù)載的石墨烯材料；3.使用掃描電鏡、透射電鏡、X射線粉末衍射儀等對(duì)制備材料進(jìn)行表征；4.進(jìn)行循環(huán)伏安法、充放電測(cè)試等電化學(xué)測(cè)試，研究石墨烯基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。四、預(yù)期成果1.成功制備石墨烯基超級(jí)電容器電極材料2.研究石墨烯材料的電化學(xué)性能3.為高性能電容器的研究提供新的思路和方法。五、研究進(jìn)度安排第一年：完成石墨烯材料的制備和表征，選擇氧化物或金屬化合物材料加工和表征第二年：設(shè)計(jì)超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)，完成超級(jí)電容器性能的測(cè)試第三年：總結(jié)成果并發(fā)表論文六、參考文獻(xiàn)1.Wang,Y.,Shi,Z.,Huang,Y.,Ma,Y.,Wang,C.,Chen,M.,...&Chen,Y.(2009).Electrochemicalpropertiesofgraphenenanosheets.ElectrochemistryCommunications,11(11),2148-2151.2.Wang,H.,Cui,L.F.,Yang,Y.,Sanchez,C.M.,Wang,C.,&Dai,H.(2009).MnO2–graphenehybridasahigh-capacityanodematerialforlithiumionbatteries.JournaloftheAmericanChemicalSociety,131(22),8215-8222.3.Wu,Z.S.,Ren,W.,Gao,L.,Zhao,J.,Chen,Z.,Liu,B.,&Cheng,H.M.(2010).Synthesisofhigh-qualit