三维石墨烯基复合材料的制备及其超级电容器性能研究的开题报告.docx

三维石墨烯基复合材料的制备及其超级电容器性能研究的开题报告
一、研究背景和意义
在现代社会中，电子产品的迅速发展促进了高性能电池和超级电容器的制造和应用。超级电容器作为新型的高性能电能存储设备，具有能量密度较高、充电时间短、使用寿命长和高功率密度等优点，成为了研究的热点之一。
相同于二维石墨烯具有很好的导电性、导热性和化学稳定性，三维石墨烯基复合材料近年来备受关注。与二维石墨烯相比，三维石墨烯材料具有更高的比表面积和更好的电化学效率，可以显著提高超级电容器的性能。
本研究旨在制备三维石墨烯基复合材料，并探究其在超级电容器中的性能，为高性能电能存储器件的应用提供理论基础和实验依据。
二、研究内容
1.制备三维石墨烯基复合材料：采用化学还原法和水热合成法制备三维石墨烯材料，将其与活性材料进行复合，以提高超级电容器的储能性能。
2.超级电容器性能测试：测试所制备的超级电容器的容量、内阻、循环稳定性等性能，比较不同组分的复合材料在电容器中的表现，并寻求提高材料性能的途径。
三、研究方法与技术路线
1.制备三维石墨烯材料：采用化学还原法和水热合成法制备三维石墨烯材料。
（1）化学还原法：将氧化石墨烯还原成石墨烯。氧化石墨烯在氢氟酸的溶液中去除了氧杂质，得到石墨烯材料。
（2）水热合成法：将石墨烯材料与还原剂、硫酸、氨水和纳米碳粉混合，进行水热反应得到三维石墨烯材料。
2.制备三维石墨烯基复合材料：将活性材料与三维石墨烯材料进行复合，以提高超级电容器的储能性能。
3.超级电容器性能测试：采用循环伏安法、交流阻抗法等测试方法，对所制备的超级电容器进行性能测试。
四、预期成果
通过制备三维石墨烯基复合材料，并探究其在超级电容器中的性能，本研究预期达到以下成果：
1.制备出高质量的三维石墨烯材料和三维石墨烯基复合材料，可以应用于能源器件中。
2.通过对超级电容器的性能测试，提高超级电容器的储能性能。
3.为超级电容器的研究提供了理论基础和实验数据，促进了超级电容器的应用。
五、研究难点
1.制备高质量的三维石墨烯材料和三维石墨烯基复合材料。
2.寻求提高超级电容器的储能性能的途径。
六、研究计划
1.第一阶段：文献调研
2.第二阶段：制备三维石墨烯材料和三维石墨烯基复合材料，并进行表征。
3.第三阶段：进行超级电容器性能测试，并分析成果。
4.第四阶段：撰写论文，准备答辩。
七、参考文献
[1]Zhang,L.,Wang,Y.,Xu,J.W.,&Xie,H.Q.(2015).Three-dimensionalgraphenematerials:preparation,structuresandapplicationinsupercapacitors.Journalofenergychemistry,24(6),763-773.
[2]Xu,G.Q.,Ding,B.,Li,H.G.,&Wang,J.L.(2019).Three-dimensionalgraphenearchitecturesandtheircompositesassupercapacitorelectrodematerials:Areview.ElectrochimicaActa,310,476-496.
[3]Gao,R.,Guan,W.,Li,J.,Liu,Y.,Li,Y.,Cao,L.,...&Bai,J.(2018).Areviewofthree-dimensionalgraphene-basedmaterials:Synthesisandtheirenergyapplications.Nanoenergy,52,421-441.