剥离/静电自组装制备二氧化锰/石墨烯纳米间层复合材料及其电化学电容性能研究

批准号:
21273085
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
舒东
依托单位:
学科分类:
B0905.电能源化学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
何春、高爱梅、胡航、孙峰、赵瑞瑞、孔令军、孙振杰、徐作成、程红红
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中文摘要
超级电容器是一种新型储能器件,具有很高的功率密度,近年来发展十分迅速。层状二氧化锰材料具较高的比电容,但其导电性能欠佳影响其倍率放电性能。石墨烯材料具有良好的导电性能,但其比电容较低。本项目拟将层状二氧化锰和石墨烯分别剥离为纳米片层,并使其带相反电荷,利用静电层层自组装技术制备层状二氧化锰片/石墨烯片的纳米间层复合膜,采用电化学石英微天平技术研究静电自组装的动力学过程和复合膜的电化学电容机理。在此基础上,通过静电自组装制备层状二氧化锰片/石墨烯片的纳米间层复合粉末材料,探索制备条件(如荷电试剂种类和用量、两种剥离纳米片层溶胶的混合方式及反应时间)和复合材料中二氧化锰/石墨烯纳米片层的相对位置之间的关系,使二氧化锰和石墨烯纳米片层有最大的面接触,充分发挥石墨烯对二氧化锰电导率的贡献,利用各种测试手段,研究纳米复合材料的微观结构与其电化学电容之间的关系。
英文摘要
As novel energy storage devices, supercapacitors have attracted great interest due to their high power density and cycleability. Birnessite-type layered manganese oxide has high specific capacitance, but its poor electrical conductivity results in low rate capability. Graphene has excellent electrical conductivity but low specific capacitance. In this project, layered manganese oxide and graphene will be exfoliated into nanosheets and then adsorbed with opposite charge, respectively. Then manganese oxide/graphene nano-multilayer film will be fabricated by electrostatic layer-by-layer assembly process, the kinetics process and electrochemical capacitive mechanism of nano-multilayer films will be studied by electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) technique. Furthermore, manganese oxide/graphene nano-scale layer-by-layer composite powder material will be prepared by electrostatic self-assembly process. In order to realize nano-scale layer-by-layer self-assembly process, the optimum experimental condition such as kinds and amount of charged agent, mixed process between manganese oxide and graphene nano-sheet colloidal solution will be explored in detail, the layer-by-layer contact between manganese oxide and graphene nano-sheet will extramly promote the electrical conductivity of composite material by graphene, the relationship between the micro-structure and electrochemical capacitance of composite material will be explored by various measurements.
超级电容器是一种新型储能器件,具有很高的功率密度和循环寿命,近年来发展十分迅速。二氧化锰材料具较高的比电容,但其导电性能欠佳影响其倍率放电性能。石墨烯材料具有良好的导电性能,但其比电容较低,将两者复合可以克服各自的缺点,但复合方式会影响材料的电化学电容性质。本项目将层状二氧化锰和石墨烯进行剥离,并使其带相反电荷,通过静电自组装实现了层状二氧化锰片/石墨烯片的纳米间层复合,材料具有良好的电化学电容性质,项目探索了层状二氧化锰片/石墨烯片的静电自组装条件,研究了各种因素特别是动力学条件对二氧化锰/石墨烯纳米复合材料的电化学电容性质的影响。采用相同合成策略,用静电层层自组装法制备了钴铝水滑石/石墨烯纳米复合材料,研究了材料的电化学电容性质。. 2D石墨烯比表面大、导电性能好,是理想的超低电容器电极材料,但石墨烯容易团聚,影响其电容性质的发挥,3D结构可以避免石墨烯的团聚,N掺杂有利于改善石墨烯的赝电容。本项目分别采用水热法、蒸面包法由氧化石墨烯溶胶制备了N掺杂3D石墨烯,采用气体发泡法用葡萄糖为前驱体制备了N掺杂3D石墨烯,利用超分子化学组装法制备了碳纳米粒子修饰石墨烯,研究了系列改性石墨烯的电化学电容性质。. 活性炭材料是商业化的超级电容器材料,其孔结构对其电容性质影响较为复杂。本项目用废弃物PET制备了用于超级电容器的杂原子掺杂活性炭材料,采用模版法制备了纳米隧道嵌入的分级孔炭材料,采用酶交联处理虾壳制备了多级孔炭材料,用ZnCl2活化氯化铵共热霉菌微生物制备了活性炭,研究了超级电容器用活性炭材料的一系列制备方法,探索了分级孔结构对活性炭材料电容性能的影响。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2014
期刊:蓄电池
影响因子:--
作者:邹献平;朱健;舒东;方明学
通讯作者:方明学
Supramolecule-Inspired Fabrication of Carbon Nanoparticles In Situ Anchored Graphene Nanosheets Material for High-Performance Supercapacitors
用于高性能超级电容器的碳纳米粒子原位锚定石墨烯纳米片材料的超分子启发制造
DOI:10.1021/acsami.6b08511
发表时间:2016
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Huang Yulan;Gao Aimei;Song Xiaona;Shu Dong;Yi Fenyun;Zhong Jie;Zeng Ronghua;Zhao Shixu;Meng Tao
通讯作者:Meng Tao
Soft-Template Synthesis of Vanadium Nitride-Carbon Nanomaterials for Supercapacitors
超级电容器用氮化钒碳纳米材料的软模板合成
DOI:--
发表时间:2014
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Lu Long;Chun He;Xianping Zou;Zongxuan Kang
通讯作者:Zongxuan Kang
Immobilization of self-stabilized plasmonic Ag-AgI on mesoporous Al2O3 for efficient purification of industrial waste gas with indoor LED illumination
将自稳定等离子体 Ag-AgI 固定在介孔 Al2O3 上,用于室内 LED 照明下高效净化工业废气
DOI:10.1016/j.apcatb.2015.12.019
发表时间:2016-05
期刊:Applied Catalysis B: Environmental
影响因子:--
作者:Wenqi Pan;Tushi Yang;Yanling Huang;Dong Shu
通讯作者:Dong Shu
Three-dimensional MnO2 porous hollow microspheres for enhanced activity as ozonation catalysts in degradation of bisphenol
三维MnO2多孔空心微球作为臭氧化催化剂在双酚降解中增强活性
DOI:--
发表时间:2017
期刊:J Hazard Mater
影响因子:--
作者:Z.Y. He;L.L. Hu;J.W. Zeng;D. Shu
通讯作者:D. Shu
分子内牺牲模板法制备分子空间尺度金属氧化物/碳复合材料及其电化学电容性质研究
- 批准号:n/a
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:舒东
- 依托单位:
基于超分子化学构筑碳/金属氧化物定向修饰的石墨烯纳米复合材料及其电化学电容行为
- 批准号:21673086
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:舒东
- 依托单位:
国内基金
海外基金
