项目名称: 具有三维导电网络和多尺度孔道的石墨烯/介孔碳复合材料的制备及其超级电容性能研究

项目编号: No.21271063

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 张经纬

作者单位: 河南大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 超级电容器具有高的功率密度和优异的安全性,是重要的能量存储装置;但低的能量密度限制了它在许多重要领域的应用。石墨烯具有非常高的理论比表面积和优异的导电能力,是极具潜力的超级电容器用电极材料。但现有的能宏量制备石墨烯的化学方法,存在剥离效率低和石墨烯片层重新堆叠等问题,不利于制取高比表面积的石墨烯,并提高材料的比容量。鉴于此,本项目拟制备具有三维导电网络和多尺度孔道结构的石墨烯/介孔碳复合材料。其中石墨烯为连续导电相,将赋予材料高导电性;多尺度孔道结构有利于电解液的浸润和电荷的转移;高的比表面积有利于提供更多的电荷存储空间。设计、制备具有不同复合方式的石墨烯/介孔碳复合材料,并建立调控其孔隙结构、孔径尺寸、表面浸润性、材料导电性等结构与性质的方法;关联复合材料结构与其电容性能之间的构效关系;揭示电荷在其中的存储、转移机制,对制备高性能的电极材料具有重要的理论意义和应用价值。

中文关键词: 石墨烯;氧化石墨烯;结构调控;电化学性能;超级电容器

英文摘要: Supercapacitors, with high power density and excellent security, are important energy storage devices. However, the low energy density of supercapacitors limits their application in many important areas. Graphene has very high theoretical specific surface area and excellent electrical conductive capacity, showing great potential as a high-performance supercapacitor electrode material. Unfortunately, wet-chemical route, current easy-to-scale-up method for preparing graphene, has drawbacks of low efficiency of graphite oxide stripping, and aggregation of graphene and/or re-stacking during the reduction and subsequent drying stages, which are unfavorable for graphene to retain the large specific surface area and hinders further improvement of the capacitance. Therefore, this project plans to fabricate graphene/mesoporous carbon composite with a three-dimensional conductive network and hierarchical pore structure. Graphene as the continuous conductive phase in as-prepared composite favors to acquire high conductivity, since its hierarchical pore structure is helpful to the diffusion/infiltration of the electrolyte and charge transfer in the composite, while its high specific surface area facilitates more area for charge storage. In the meantime, methods will be established to regulate the pore structure, pore size,

英文关键词: Graphene;Graphene oxide;Structural regulation;Electrochemical performance;Supercapacitor

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