1. 研究目的与意义
随着社会的发展，时代的进步，特别是近年来气候的变化和化石能源的日益枯竭，对当今社会的经济造成极大影响。随着生态环境的日益恶化，人们迫切研发新的清洁能源和高效的储能装置。超级电容器作为一种新型的储能器件，其优点具有能量密度大,充放电快和循环使用寿命长等。随着超级电容器的飞速发展，目前具有质轻、尺寸小、可穿戴的柔性超级电容器受到人们广泛的关注。与此同时，随着便携式、可穿戴等新颖概念的提出及其电子设备（如电子纸、柔性显示器、柔性生物传感和可植入式多媒体设备、以及柔性电池）的出现，柔性电子技术将会在很大程度上改变人们的生活方式。 随着手机、可穿戴设备等消费类电子产品逐渐向柔性化方向发展，市场对于柔性电池的需求逐渐增加。柔性电池相比传统刚性电池，理论上具有安全性高、快充性能好、能量密度大以及成本较低等特点，此外，柔性电池还可以使电子产品向更加美观、更加符合人体结构的方向发展，因此有着广阔的市场需求。关于研究如何得到柔性、轻质、高机械强度和高效的储能设备的研究也越来越多。在可穿戴设备方面，柔性电池需求极为广泛。由于此类产品要适应人类身体的构造，能够良好的贴合人类的肢体，因此需要电池也能够根据设计的需求不断变换形状，让可穿戴设备变得更舒适。此时柔性电池显示出巨大优势，在智能手表(手环)、智能服装、智能运动鞋等方面，都有巨大的发挥空间。
超级电容器即电化学电容器，是介于传统静电电容器和充电电池之间的具有特殊性能的储能装置。该类电源主要通过电极材料与电解液界面之间的离子快速吸附/脱附（双电层电容）和完全可逆的法拉第氧化还原反应（赝电容）电荷进行电能储存。较之于传统的电容器，超级电容器具有显著的比容量特性，更高的能量密度以及更为长久的使用寿命；而相比于锂离子电池，其具有超强大电流放电能力，更高的功率密度，更快的充电速度，更宽的使用温度范围及安全环保的特点，但能量密度相对较低。基于上述特征，超级电容器的出现与推广，不是为了取代电池，而是与电池互补，应用于辅助峰值功率、存储再生能量、备用电源等方面，在军工，电动车辆、智能三表、风力发电、电动工具等领域具有广阔应用前景[1]。
先进的储能技术如可充电电池、流动电池、超级电容器等都是克服这些挑战的重要手段化石燃料的消耗和满足全球对可持续、清洁和高效能源供应的需求日益增长在这些技术中，可充电的电池(包括锂离子电池)而钠离子电池已经做到了被认为是最有前途的能源存储系统是因为其高能量密度，长寿命和环境善举。二硫化钼(mos2)是高能锂离子电池(libs)和钠离子电池(sibs)极具发展前景的阳极材料[2]，具有明显的高容量和有趣的二维结构。导电率低，机械稳定性不佳，活性材料利用率有限是与mos2电极相关的三个关键挑战，特别是在高电流率和大量活性材料负载的情况下。在这里，垂直的二硫化钼纳米片可控制地描绘在电化学剥落的石墨烯上[3]。在实现的层次结构中，eg和mos2纳米片之间的紧密联系、相互连接的网络以及垂直通道对活性材料的有效暴露同时克服了上述三个问题，实现了高的机械完整性和快速的电荷输运动力学[5]。
2. 研究内容和预期目标
1、石墨烯纤维的制备：采用湿法纺丝制备氧化石墨烯纤维，再通过化学还原得到石墨烯纤维；
2、mos2@石墨烯核壳纤维的制备：采用水热法制备mos2纳米片，考查反应物浓度对沉积量的影响。
3. 研究的方法与步骤
(1)石墨烯纤维的制备：
采用改进的hummers法[5]制备氧化石墨烯，经水洗后，配制氧化石墨烯纺丝液，从纺丝毛细管中挤出，经空气层后进入凝固浴凝固成胶体纤维，干燥后经过还原制得石墨烯纤维。
所述的采用改进的hummers法制备氧化石墨烯的具体步骤如下：将 12 g 石墨和 6 g nano3加入 350 ml 浓硫酸中，冰水浴冷却至 0°c，待机械搅拌均匀后缓慢加入72 g kmno4，加入速度以保持反应温度低于20°c为准，继续搅拌 2 h 后升温到 35℃ 氧化 6 小时。缓慢添加 550 ml 去离子水稀释，然后升温至 98 °c 保温 10 min，水浴冷却至室温，继续添加 1600 ml去离子水稀释，搅拌下添加 30 wt %双氧水，直到没有气泡产生为止。将所得亮黄色产物转移到离心管中在 8000 rpm 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 3遍。最后在 40 ℃ 真空烘箱中干燥 24 小时，得到棕黄色氧化石墨粉末[6]。
4. 参考文献
(1) El-Kady, M. F.; Ihns, M.; Li, M.; Hwang, J. Y.; Mousavi, M. F.; Chaney, L.; Lech, A. T.; Kaner, R. B. Engineering Three-dimensional Hybrid Supercapacitors and Microsupercapacitors for High-performance Integrated Energy Storage [J]. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112 (14), 42334238.(2) Cook, J. B.; Kim, H.-S.; Yan, Y.; Ko, J. S.; Robbennolt, S.; Dunn, B.; Tolbert, S. H. Mesoporous MoS2 as a Transition Metal Dichalcogenide Exhibiting Pseudocapacitive Li and Na-Ion ChargeStorage[J]. Adv. Energy Mater. 2016, 6 (9), 1501937.(3) Sarkar, D.; Mukherjee, S.; Pal, S.; Sarma, D. D.; Shukla, A. Hexagonal WO3 Nanorods as Ambipolar Electrode Material in Asymmetric WO3//WO3/MnO2 Supercapacitor[J]. J. Electrochem. Soc. 2018, 165 (10), A2108A2114.(4) Wang, R.; Wang, S.; Peng, X.; Zhang, Y.; Jin, D.; Chu, P. K.; Zhang, L. Elucidating the Intercalation Pseudocapacitance Mechanism of MoS2Carbon Monolayer Interoverlapped Superstructure: Toward High-Performance Sodium-Ion-Based Hybrid Supercapacitor[J].ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (38), 3274532755.(5) Singh, A. K.; Sarkar, D. Substrate-integrated Core-shell Co3O4@Au@CuO Hybrid Nanowires as Efficient Cathode Materials for Highperformance Asymmetric Supercapacitors with Excellent Cycle Life[J]. J. Mater. Chem. A 2017, 5 (41), 2171521725.(6) Acerce, M.; Voiry, D.; Chhowalla, M. Metallic 1T phase MoS2 Nanosheets as Supercapacitor Electrode Materials[J]. Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 313.(7) Sarkar, D.; Das, S.; G, S.; Pal, B.; Rensmo, H.; Shukla, A.; Sarma, D. D. A Cost-Effective and High-Performance Core-Shell-NanorodBased ZnO/α-Fe2O3//ZnO/C Asymmetric Supercapacitor[J]. J. Electrochem. Soc. 2017, 164 (6), A987A994.(8) Kumar, K. S.; Choudhary, N.; Jung, Y.; Thomas, J. Recent Advances in Two-Dimensional Nanomaterials for Supercapacitor Electrode Applications[J]. ACS Energy Lett. 2018, 3 (2), 482495.(9) Geng, X.; Sun, W.; Wu, W.; Chen, B.; Al-Hilo, A.; Benamara, M.; Zhu, H.; Watanabe, F.; Cui, J.; Chen, T.-P. Pure and Stable Metallic Phase Molybdenum Disulfide Nanosheets for Hydrogen Evolution Reaction[J]. Nat. Commun. 2016, 7, 10672.(10) Stephenson, T.; Li, Z.; Olsen, B.; Mitlin, D. Lithium Ion Battery Applications ofMolybdenum Disulfide (MoS2) Nanocomposites[J]. Energy Environ. Sci. 2014, 7 (1), 209231.
5. 计划与进度安排
（1）第一、二周：在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。
（2）第三周到第四周：制备氧化石墨烯并提纯备用。
（3）第五到第六周：制备mos2@石墨烯核壳纤维。
