1. 研究目的与意义
随着便携式的电子产品快速发展，人们对于高效的和高机械强度的储能设备要求越来越高。在众多储能设备中，超级电容器因具有高的功率密度、长的循环寿命、快的充放电速率和安全的操作优点，被认为市最有前景的储能设备，柔性sc的设计需要先进的柔性电极，具有良好的机械强度和大电容[1]。在这一观点上，由于石墨烯具有比表面积大，机械强度高，导电率高等特点，因此作为柔性超级电容器的电极显示出巨大的潜力。石墨烯纤维是由石墨烯纳米片堆积、取向排列形成的一维材料，他继承了石墨烯的优益性能，如显著的机械和电学性能[2]。但是单个石墨烯之间存在强烈的相互作用，导致石墨烯相互聚集，正是这种相互作用使得片状石墨烯倾向重新整合为类石墨烯结构，从而失去石墨烯优异的性能，例如柔韧性和高的比表面积[3]。
这种结构降低了离子吸附/解吸的可接近表面积，因此导致低比电容和差率性能。为了克服这些限制，已经致力于制造多孔石墨烯纤维。将间隔物（如碳纳米管）插入石墨烯纤维中以扩大单个石墨烯纤维片之间的层间距是制造多孔石墨烯纤维的另一种有效策略。然而，碳纳米管的相对较高的生产成本和石墨烯纤维的不可扩展的制造工艺限制了其作为柔性sc的电极的实际应用[4]。
为了改善电极电容，考虑在石墨烯中掺入赝电容材料。黑磷是一种 p型直接带隙的赝电容半导体分层材料，它的晶体结构是通过弱的范德华相互作用形成弱键合的折叠层[5]。
2. 研究内容和预期目标
1.bp/rgo杂化纤维的制备
湿法纺丝制备多孔bp/rgo杂化纤维
2.基于bp/rgo纤维固态电容器的电化学性能
3. 研究的方法与步骤
1.氧化石墨烯go的制备采用改进的hummers方法
将12g石墨和6gnano3加入350ml浓硫酸中，冰水浴冷却至0℃，待机械搅拌均后缓慢加入72gkmno4，加入速度以保持反应温度低于20℃为准，继续搅拌2h后升温到35℃氧化6h。缓慢添加550ml去离子水稀释，然后升温至98℃保温10min,水浴冷却至室温，继续添加1600ml的去离子水稀释，搅拌下添加30wt%双氧水，直到没有气泡为止。将所得亮黄色产物转移到离心管中在8000rpm下进行离心，收集并合并沉淀物。使用10%稀盐酸洗涤沉淀，继续离心，然后用无水乙醇洗涤三遍，然后在40℃真空烘箱中干燥24h,得到棕黄色氧化石墨粉末。
4. 参考文献
[1]王彦. 石墨烯的制备及其在聚合物复合材料中的应用[d].上海交通大学,2012.[2]吴洪鹏. 石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[d].北京交通大学,2012.
[3]wujun ma,shaohua chen,shengyuan yang,wenping chen,yanhua cheng,yiwei guo,shengjie peng,seeram ramakrishna,meifang zhu. hierarchical mno 2 nanowire/graphene hybrid fibers with excellent electrochemical performance for flexible solid-state supercapacitors[j]. journal of power sources,2016,306.
[4]麻伍军,陈少华,朱美芳.基于碳基纤维的柔性超级电容器[j].中国材料进展,2016,35(02):118-127.
5. 计划与进度安排
1.制备氧化石墨烯 2022.3.25——2022.4.15
2.杂化纤维的制备 2022.4.16——2022.4.30
3.杂化纤维的表征 2022.5.1——2022.5.15
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