【《超级电容器电极材料发展文献综述》1800字】

超级电容器电极材料发展文献综述碳材料[[]PandolfoAG,HollenkampAF.Carbonpropertiesandtheirroleinapacitors[J].JournalofPowerSources.2006,157(1)：11-27.-[]PortetC,ChmiolaJ,GogotsiY,ParkS,LianK.Electrochemicalcharacterizationsofcarbonnanomaterialsbythecavitymicroelectrodetechnque[J].ElectrochimicaActa.2008,53(26):7675-7680.]、金属氧化物[[]LiJ,YangQM,ZhitomirskyI.Nickelfoam-basedmanganesedioxidecarbonnanotubecompositeelectrodesforelectrochemicalsupercapacitors[J].JournalofPowerSources.2008,185(2):1569-1574.-[]PatakeVD,PawarSM,ShindeVR,GujarTP,LokhandeCD.Thegrowthmechanismandsupercapacitorstudyofanodicallydepositedamorphousrutheniumoxidefilms[J].CurrentAppliedPhysics.2010,10(1):99-103.[]HanD,JingX,WangJ,YangP,SongD,LiuJ.PorouslanthanumdopedNiOmicrospheresforsupercapacitorapplication[J].JournalofElectroanalyticalChemistry.2012,682:37-44.[]DubalDP,DhawaleDS,SalunkheRR,LokhandeCD.AnovelchemicalsynthesisofMn3O[]PandolfoAG,HollenkampAF.Carbonpropertiesandtheirroleinapacitors[J].JournalofPowerSources.2006,157(1)：11-27.[]PortetC,ChmiolaJ,GogotsiY,ParkS,LianK.Electrochemicalcharacterizationsofcarbonnanomaterialsbythecavitymicroelectrodetechnque[J].ElectrochimicaActa.2008,53(26):7675-7680.[]LiJ,YangQM,ZhitomirskyI.Nickelfoam-basedmanganesedioxidecarbonnanotubecompositeelectrodesforelectrochemicalsupercapacitors[J].JournalofPowerSources.2008,185(2):1569-1574.[]PatakeVD,PawarSM,ShindeVR,GujarTP,LokhandeCD.Thegrowthmechanismandsupercapacitorstudyofanodicallydepositedamorphousrutheniumoxidefilms[J].CurrentAppliedPhysics.2010,10(1):99-103.[]HanD,JingX,WangJ,YangP,SongD,LiuJ.PorouslanthanumdopedNiOmicrospheresforsupercapacitorapplication[J].JournalofElectroanalyticalChemistry.2012,682:37-44.[]DubalDP,DhawaleDS,SalunkheRR,LokhandeCD.AnovelchemicalsynthesisofMn3O4thinfilmanditsstepwiseconversionintobirnessiteMnO2duringsupercapacitivestudies[J].JournalofElectroanalyticalChemistry.2010,647(1):60-65.[]YangY,JiangY,XuJ,JiangY.Conductingpolymericnanoparticlessynthesizedinreversemicellesandtheirgassensitivitybasedonquartzcrystalmicrobalance[J].Polymer.2007,48(15):4459-4465.[]XuJ,YangY,YuJ,JiangY.Orderedconductingpolymermultilayerfilmsanditsapplicationforholeinjectionlayersinorganiclight-emittingdevices[J].AppliedSurfaceScience.2009,255(7):4329-4333.[]AmarnathCA,ChangJH,KimD,ManeRS,HanSH,SohnD.Electrochemicalsupercapacitorapplicationofelectrolesssurfacepolymerizationofpolyanilinenanostructures[J].Materialsofelectrolesssurfacepolymerizationofpolyanilinenanostructures[J].MaterialsChemistryandPhysics.2009,113(1):14-17.[]IsmailYA,ChangJ,ShinSR,ManeRS,HanSH,KimSJ.Hydrogel-assistedpolyanilinemicrofiberascontrollableelectrochemicalactyatablesupercapacitor[J].JournalofTheElectrochemicalSociety.2009,156(4):A313.1.1双层电容器电极材料碳材料作为双电层电容器的电极材料之一，具有以下主要特点：生产和销售制造费用低、原材料多、比表面积大、形貌可控、高电导率等优点。并且碳材料经过处理后，可改变自身各种结构和化学、力学性能。石墨烯材料结构是以多种碳原子按照sp2的排列方式对其进行杂化和相互连接的，最后所形成的一种单薄碳原子可按规则地放在排列其中，它也是目前发现的最薄的固体材料。碳原子可按规则均匀地被连接排列为一种构造类似蜂窝状的结构。每个C原子以σ键连接到三个相邻的C原子。在一个垂直于石墨烯平面上,所有Π电子都是自由地位于离域大Π键上，其中的所有Π电子都能自由移动，赋予石墨烯超强的导电性能[[]RaoCNR,BiswasK,SubrahmanyamKS,GrapheneA,Graphene,thenewnanocarbon[J].[]RaoCNR,BiswasK,SubrahmanyamKS,GrapheneA,Graphene,thenewnanocarbon[J].JournalofMaterialsChemistry.2009,19(17):2457.[]GeimAK,NovoselovKS.Theriseofgraphene[J].Naturematerials.2007,6(3):183-191.[]LiuC,YuZ,NeffD.,etal.Graphene-basedsupeercapacitorwithanultrahighenergydensity[J].Nanoletters,2021,10(12):4863-8.图1.3A：石墨烯的基本结构；B：（a）富勒烯（b）单壁碳纳米管（c）石墨Fig.1.3A:Thebasicstructureofgraphene;B:(a)Fullerene,(b)Single-wallcarbonnanotube,(c)Graphite氧化石墨烯薄片由于它们在水中的特殊分散性，长期以来被人们认为是一种亲水物质。然而，研究结果表明，氧化石墨烯具有双亲性，它也可以像表面活性剂一样降低两个界面之间的亲合能。氧化石墨烯结构如图1.3所示。氧化石墨烯是从黑色石墨剥离出来的一种新型单层化学材料，并且在其表面和边缘引入了许多含氧基团，因此它可以稳定地存在于水溶液和质子溶剂中。氧化的石墨烯虽然和石墨一样保持着层状结构，但是片层中被引入大量含氧官能团，导致氧化石墨烯的结构复杂化，难以确定氧化石墨烯的具体结构。图1.4氧化石墨烯结构图Fig.1.4Grapheneoxidestructurediagram碳纳米管，也可简称为巴基管，它其实是一种具备特殊分子结构的一维高密度量子力学材料。碳纳米管主要原理是由共同排列在一个六维四边形上的六个碳原子所结合组成,形成了一个分别具有小小几层至几十层不同厚的两个同轴的椭圆形纳米管。每个原子层之间的中心距离被直接固定在大约0.34nm，直径通常被直接确定在2-20nm之间。另外，根据这种类型碳六角四边形沿着两个轴向的不同方位角和取向不同,可以把它们分别划分成各为四个角的锯齿状，扶手凳形和螺旋状三种。其中，螺旋式圆型碳纳米管虽然可以具有良好机械手性，但带有锯齿状和带有扶手凳状的立式碳纳米管却根本无法通过机械实现手性。碳纤维复合纳米塑料管作为一种含有维生素类的复合材料,它的整体重量相对较低，并且不仅具有完整的双向六边形焊接结构和可链接，并且在加工过程中不会具有许多异常例如机械、电和金属化学品等特殊性质。图1.5碳纳米管Fig.1.5Carbonnanotube1.2法拉第赝电容器电极材料1.2.1过渡金属氧化物电极材料RuO2作为金属氧化物电极材料，具有电导率高、容量大、可逆稳定性好等优点，最先成为电化学研究对象。MnO2作为一种被广泛使用的电极材料，它具有非常重要的特性就是：成本低、绿色环保、低毒性等。图1.6各类MnO2晶型结构图Fig.1.6CrystalstructuraldiagramofvariousMnO2NiO应用资源广泛而且产品价格低廉绿色环保,导电稳定性能比较好，是常见的超级负极电容器中可以使用各种过渡活性金属和氢氧化物的主要超级电极导体材料之一。除了RuO2、MnO2、NiO等经常作为电极材料外，还有Co3O4、V2O5、Fe3O4等各种混合型和过渡型的金属及其氧化物经常作为应用电极的主要氧化材料，它们各有长短。Co3O4优点是电容高成本低导电性较高，但是循环稳定性比较差。V2O5电容较高但是导电性较差。1.2.2导电聚合物电极材料聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩等聚合物电极材料，近几年来一直是科研的热门。卢向将Bmim［FeCl4］作为催化剂和掺杂物的石墨烯和玛瑙经过研磨后用球磨细胞制成一种黑色胶体，加入聚吡咯后用乙醇、蒸馏水冲洗过滤,低温真空干燥后制得具有不同负载量的石墨烯-聚吡