石墨烯镍（钴锰）氢氧化物复合电极电容性质研究的开题报告.docx

石墨烯镍（钴锰）氢氧化物复合电极电容性质研究的开题报告
一、选题背景
随着科技的不断发展，电化学储能技术已经成为了研究的重点之一，主要包括锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等。此类储能装置具有高能量密度，高功率密度，长循环寿命，无污染等优点，因此应用广泛。然而，存在一些问题也随之而来。比如，对于锂离子电池而言，其储能性能受到材料本身的限制，特别是电极材料的容量和循环寿命；超级电容器也存在能量密度不高的问题。因此，研究新型电极材料以及改进现有体系的电容性能是当前电化学储能技术发展的重点。
石墨烯及其衍生物作为一种新型的碳材料，因其独特的物理化学性质和结构特征，已经引起了广泛的关注。而镍、钴、锰等基础金属氢氧化物也作为一种重要的电极材料，可以在储能体系中作为电极活性材料，提高电容性能。然而，基于单一的材料开发新型电极材料在容量、电容密度、循环寿命、充放电速率等方面还存在着许多技术与方法不可避免的问题。复合材料的设计，具有较强的优点与适应性，为了更好地克服这些限制，可选择石墨烯和基础金属氢氧化物构建复合电极材料，提高电容性能。
二、选题意义
探究石墨烯和基础金属氢氧化物复合电极材料的电容性能，可以深入研究储能体系的基本结构，掌握复合材料制备技术、调控和优化组分比例，提高储能体系的功率密度和能量密度，同时探索新型储能体系开发思路。五个月前，钱智在学术会议上提出了这样一个方向。也正因此，我们发现以金属氢氧化物为基础电极材料，并结合石墨烯和其衍生物的电容性能方面的研究，具有一定的理论和实践价值。
三、研究目标
本项目的研究目标是设计与制备石墨烯和基础金属氢氧化物复合电极材料，研究其电容性能。具体目标如下：
1.设计并制备石墨烯和基础金属氢氧化物复合电极材料；
2.运用电化学测量系统，研究其电容性能；
3.分析并比较电容性能的变化与材料组分的关系；
4.探索和优化制备参数；
5.基于理论和实验结果，总结探究其可能应用领域的展望。
四、研究内容
研究内容包含以下几个方面：
1.材料制备：以氢氧化物为基础材料，与石墨烯、氧化石墨烯等碳类材料进行复合制备，制备出石墨烯和氢氧化物的复合电极材料。
2.电极性能测试：利用电化学测试系统测量复合电极材料的电容性能。通过循环伏安法、恒电流充放电等测试手段，测量电极材料的容量、电容密度、循环寿命、充放电速率等性能指标。比较不同材料组分的差异和变化。
3.性能分析和优化：在对测试结果进行分析的基础上，通过对电极材料制备参数、组分比例等闪电牛能因素进行优化，提高电容性能指标。
四、研究计划
1.第一阶段（1-2个月）：熟悉电化学测量系统操作和掌握基础电化学实验技术；
2.第二阶段（2-3个月）：熟悉材料制备、表征技术和复合电极材料制备技术；
3.第三阶段（1-2个月）：在电化学测试系统上测试复合电极材料的电容性能，获取关键数据进行分析和归纳；
4.第四阶段（1-2个月）：对电极材料进行优化，找到最佳制备参数和组分比例，提高电容性能；
5.第五阶段（1个月）：整理论文，撰写开题报告和中期报告；
6.第六阶段（1个月）：进行实验数据统计和总结，撰写论文，提交结题报告。
五、研究预期结果
预期结果是制备石墨烯和基础金属氢氧化物复合电极材料，并分析其电容性能及其与材料组分的变化关系。探究复合电极材料制备参数，找到最佳组分比例，提高电容性能；从理论分析和实际应用考虑，预测该类新型电极材料的应用前景和延展性，推动新能源储能技术的发展。
六、参考文献
1.刘春鹏,陈虎,缪军辉,等.基于石墨烯载体的高性能电极材料[J].凝聚态物理通讯,2015(9):618-625.
2.CheonJY,KwonOG,YoonHR,etal.SynthesisofMn3O4-graphenehybridsforelectrochemicalcapacitors[C]//TheElectrochemicalSociety.2010.
3.王莹,张浩,王晓丽,等.基于NiCo2O4的电极材料的制备和电容性能研究[J].肇庆学院学报,2015,30(6):46-49.
4.李坤普,朱文昌,赵纪阳,等.基于石墨烯/氢氧化钴复合材料的电容器制备及其性能研究[J].化学通报,2017,80(12):1387-1392.