1. 研究目的与意义
超级电容器,它具有电阻小、寿命长、安全可靠、储能大等优点[1],是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型储能元件。世界著名科技期刊美国《探索》杂志在2007年7月,将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展。进入新世纪,随着电力产能的紧缺,煤炭、石油等非再生能源日趋枯竭,对于全球经济的发展和人类生活无疑产生了较大冲击。人们开始寻找更多新的环保的替代能源,因此关于如何有效的利用太阳能、风能等这些可再生清洁能源也引起了越来越多研究者的关注。于是,如何储存这些能量也成为了不容忽视的课题,因此超级电容器这类储能装置的研究显得尤为重要[2]。
超级电容器作为新型储能器件,填补了传统意义上电容器与日常电池之间比能量与比功率的空白,对于超级电容器来说,如何提高其性能的关键就在于改善它的工作电极材料,超级电容器电极材料的研究主要分为碳材料、金属氧化物、导电聚合物,其中多孔炭材料研究最为热门,且已有成效[2,3]。
柔性电源作为柔性电子产品的基础能量供应源,在保证优异的电化学性能的前提下,还必须满足在机械变形条件下的正常工作状态。柔性超级电容器就是是一类可折叠、质轻、可穿戴的超级电容器,正在被广泛地研究使得其满足特殊环境的需求[1,4]。柔性超级电容器既有超级电容器电容大,性能稳定等特点,也具有柔性、可折叠的特点,可用于如可穿戴储能器、可折叠电子产品等。柔性超级电容器的结构和材料是影响其性能的关键因素,也是解决目前超级电容器所存在的问题的突破口。制备柔性电容器的关键是电极的制备,电极也需具有柔性特点,故将成为未来超级电容器发展的一个重要方向[5]。
2. 研究内容和预期目标
1、氧化石墨烯液晶的制备
2、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯及纱线的湿纺
3、氧化石墨烯纤维的表征
3. 研究的方法与步骤
(1)氧化石墨烯的制备
基于我们先前报道的合成方法,建立了合成氧化石墨烯液晶的实验装置和步骤。可膨胀石墨片在1050℃时进行了热处理反应15s制备膨胀石墨(eg),作为氧化石墨烯合成的前驱体。在典型的go合成中,将1g eg和200ml硫酸混合并在三颈烧瓶中搅拌24小时。向混合物中加入5克kmno4,并在室温下搅拌24小时。然后将混合物在冰浴中冷却,并将200 m l的去离子水和50ml h2o2缓慢倒入混合物中,导致颜色变为浅棕色,然后搅拌30分钟。用盐酸溶液(9:1 vol water/hcl)洗涤和离心所得到的分散液三次。多次离心得到的去离子水直到ph≥6。大的go层片被重新分配在去离子水中轻轻摇晃[7]。
(2)氧化石墨烯、还原氧化石墨烯及纱线的湿纺
4. 参考文献
[1] 麻伍军.石墨烯杂化纤维及其超级电容器的研究[d]上海.东华大学,2016.
[2] 袁定胜,胡向春,刘应亮等,超级电容器用碳材料的研究进展明,2007, 3 7(6),466-468.
[3] frackowiake.,b69uin f.carbon materials for theelectrochemical storage of energy in capacitors[j],carbon,2001,39(6),937-950.
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:制备氧化石墨烯液晶并提纯备用。
(3)第五到第六周:湿纺石墨烯混合纤维并测试性能。
