项目名称: 石墨烯、石墨烯无机复合物三维构架的构筑及其在超级电容器中的应用

项目编号: No.21461008

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 胡卫兵

作者单位: 湖北民族大学

项目金额: 55万元

中文摘要: 低维碳纳米材料,如一维(1D)碳纳米管和2D石墨烯有高比表面和高导电性,因此它们处在电化学储能材料研究的最前沿。但在实际研究中发现这些材料的性能与期望值相差甚远。为了超越这些低维炭材料电极的性能,本项目用溶剂热法,或者用增材制造法合成3D-ZnO和3D-泡沫Ni模板,再用CVD法通过特定的设计获得桁长、梁直径合适的构架结构不同的3D构架石墨烯无机复合物和3D构架共价石墨烯。不同的制备方法,可以有效调控3D构架石墨烯柔韧性、多孔性、活性面积、电子传递速度及传质等性能。研究这些不同3D构架石墨烯无机复合物制备的超级3D电极在超级电容器的应用;还研究用移除模板后的3D构架石墨烯或者在3D构架石墨烯上涂一薄层氧化还原活性物形成复合层后制成的超级互联3D电极在超级电容器上的应用。这种整合2D石墨烯片构筑具有特殊3D构架结构的石墨烯宏观组装体,进而制备性能优异的功能器件对于拓展石墨烯的应用具有重要意义

中文关键词: 石墨烯;纳米功能材料;复合材料;电化学性能;构效关系

英文摘要: Low dimensional Carbon nanomaterials such as 1D-CNTs and 2D-graphene are individually considered the most conductive materials with high surface area, and therefore at the forefront of electrochemical energy storage (EES)research. However, the performance of these materials in practice is somehow below the expectations. In order to go beyond the performance of these low dimensional carbon electrode material, we will join force to develop simple, reliable and reproducible techniques for achieving custom designed 3D-templates, based on wet-chemistry synthesis of 3D-FeWO4/ZnO oxides and additive layer manufacturing of 3D-Ni and ZnO foams, suitable for subsequent creation of the customised graphene-like 3D architecture carbon electrodes by chemical vapour deposition. Different preparation methods can effectively control the 3D structure graphene flexibility,porosity, active area, electron transfer rate and mass transfer performance. These different 3D-electrodes of the 3D-architectured graphene were study in electrochemical applications. In addition, the composite 3D-graphene electrodes were formed when redox-active materials was incorporated on remaining the 3D-graphene after template removal and applied to the super capacitor.When 3D-architectured graphene is constructed by 2D-graphene, 3D-architectured graphene functional devices with excellent performance is of great significance to the expansion of the application of graphene.

英文关键词: Graphene;Nanofunction material;Composite;electrochemical property;Structure-activity relationship

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