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石墨烯复合材料在超级电容器中的研究进展
发布时间:2022-09-19 17:52:30 来源:bob安卓登录 作者:bob快速提现

  摘要:至2004年石墨烯被发现以来,关于石墨烯复合材料的研究一直炙手可热。本文从聚苯胺/石墨烯和二氧化锰/石墨烯复合材料两方面,综述了这两种材料在超级电容器电极材料的研究进展,展望了以后在超级电容器电极材料上的良好应用前景。

  碳元素广泛存在于自然界,除了最为人们所熟知的石墨和金刚石外,1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管扩大了碳材料的家族。也使人们对碳元素的多样性有了更深刻的认识。同时,富勒烯和碳纳米管所引发的纳米科技对人类社的发展在未来有着极其重大的意义。作为碳材料中最新的一员—石墨烯是拥有sp2杂化轨道的二维碳原子晶体,由英国曼彻斯特大学的Geim等于2004年发现,并能稳定存在,这是目前世界上最薄的材料—单原子厚度的材料。石墨烯不仅有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达200000cm2V-1s-1),质量轻,导热性好(5000Wm-1K-1),比表面积大(2630m2g-1),它的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)也可与碳纳米管相媲美,而且还具有一些独特的性能,如量子霍尔效应、量子隧穿效应等。由于以上独特的纳米结构和优异的性能,石墨烯可应用于许多的先进材料与器件中,如薄膜材料、储能材料、液晶材料、机械谐振器等。石墨烯是单层石墨,原料易得,所以价格便宜,不像碳纳米管那样价格昂贵,因此石墨烯有望代替碳纳米管成为聚合物基碳纳米复合材料的优质填料。在石墨烯诸多性质中,其中比表面积高和导电性好,最重要的是石墨烯本身的电容为21μF/cm2,达到了所有碳基双电层电容器的上限,这比其他碳材料都要高,是制造超级电容器的理想材料。

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  由于石墨烯是理想的超级电容器填充材料,所以将其与其他材料复合来制备超级电容器材料备受大家关注。

  复合材料主要有两类,第一种是石墨烯与高分子导电材料复合,其中研究最多的是石墨烯与聚苯胺复合材料。第二种是石墨烯与金属氧化物复合,其中研究最多的是石墨烯与二氧化锰复合材料。本文主要就这两种复合材料的研究做一简单综述。

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