超级电容器用石墨烯基电极材料的制备及性能研究
氧化石墨烯的制备及电性能研究
氧化石墨烯的制备及电性能研究1. 概述氧化石墨烯是一种有机功能材料，具有优良的电性能和化学稳定性，可用于超级电容器、锂离子电池等领域。
本文将介绍氧化石墨烯的制备方法和电性能研究进展。
2. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备方法有化学氧化法、热氧化法等。
其中化学氧化法是最常用的方法。
化学氧化法的原理是通过强氧化剂来氧化石墨烯表面的碳原子，形成氧化石墨烯。
一般选用的氧化剂有硝酸、硫酸、过氧化氢等。
以硝酸为例，其反应式为：C + 6HNO3 → C(NO2)2 + 2CO2 + 4H2O + 2NO2C(NO2)2 + 3HNO3 → 2CO2 + 4NO2 + 3H2O制备过程中需要先将石墨烯与氧化剂混合，然后在温度和时间的控制下进行反应。
反应过程中还需加入还原剂如羟胺等，以消除氧化剂的副反应。
3. 氧化石墨烯的电性能研究氧化石墨烯的电性能主要包括电导率、电容等，其性质由制备方法和结构决定。
3.1 电导率氧化石墨烯的电导率较低，但可以通过还原反应得到还原石墨烯，使其电导率增强。
还原反应一般采用高温还原法、化学还原法等。
以化学还原法为例，需要引入还原剂如氢气、氢化钠等，反应式为：nCO + nH2 → CnH2n + nH2O还原后的石墨烯电导率可达到金属的水平，可作为导电性能优良的电极材料。
3.2 电容氧化石墨烯的电容主要包括电化学电容和双层电容。
电化学电容指的是在电解液中利用氧化石墨烯表面的官能团和电离液体之间的相互作用来存储电荷的现象，该电容的特点是容量大、充放电速度快、循环寿命长。
双层电容指的是在氧化石墨烯表面形成一个双层电位差，使其具有储能的能力，该电容的特点是充放电速率快、能量密度高。
4. 应用前景氧化石墨烯具有优良的电性能和化学稳定性，可用于多种领域。
在电池领域，氧化石墨烯的导电性能可提高锂离子电池的性能；在超级电容器领域，氧化石墨烯的电容可使超级电容器具有高能量密度；在传感器领域，氧化石墨烯能够通过改变电性能来感知环境变化；在生物医学领域，氧化石墨烯可用作药物载体或医用材料。
《2024年石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》范文
《石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》篇一一、引言随着科技的进步，纳米材料的应用已经引起了科学界的广泛关注。
在众多纳米材料中，石墨烯因其独特的物理、化学性质，特别是其超高的电导率和极大的比表面积，已成为近年来材料科学领域的研究热点。
本篇论文旨在深入探讨石墨烯的制备方法以及其在超级电容器中的应用。
二、石墨烯的制备石墨烯的制备方法多种多样，常见的包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
1. 机械剥离法：此方法主要是通过机械力将石墨薄片剥离成单层或多层石墨烯。
此法虽然可以制备出高质量的石墨烯，但生产效率较低，不适合大规模生产。
2. 化学气相沉积法：此法通过在高温条件下使气体中的碳原子在基底上沉积形成石墨烯。
此法可以制备大面积的石墨烯，但制备过程需要高温和特定的气体环境。
3. 氧化还原法：此法首先通过强酸等化学试剂将天然石墨氧化，形成氧化石墨（GO），然后通过还原GO得到石墨烯。
此法生产效率高，成本低，适合大规模生产。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的储能器件，而石墨烯因其独特的物理性质，使其成为超级电容器的理想材料。
1. 石墨烯的电化学性质：石墨烯具有超高的比表面积和良好的导电性，这使其在电化学反应中能够提供更多的活性位点，从而提高电容器的电容量。
2. 石墨烯在超级电容器中的应用：由于石墨烯的优异性能，其被广泛应用于超级电容器的电极材料。
在电极中，石墨烯不仅可以提供大量的电荷传输通道，还可以通过其大比表面积提供更多的电荷存储空间。
此外，石墨烯的优异导电性可以降低电极的内阻，从而提高电容器的充放电速率。
四、结论随着科技的发展，石墨烯的制备技术已经越来越成熟，其在超级电容器中的应用也越来越广泛。
未来，随着对石墨烯性能的深入研究以及制备技术的进一步优化，石墨烯在超级电容器以及其他领域的应用将更加广泛。
同时，我们也需要关注到石墨烯在实际应用中可能面临的问题和挑战，如成本、环境影响等，以期在未来的研究中找到更好的解决方案。
石墨烯基复合材料的制备与性能研究
石墨烯基复合材料的制备与性能研究石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维晶体，具有极高的强度、导电性和导热性。
在过去的几年里，石墨烯在材料科学领域引起了广泛的关注。
为了进一步发展石墨烯的应用，研究人员开始将石墨烯与其他材料相结合，形成石墨烯基复合材料。
这些复合材料具有优异的性能和多样化的应用前景。
本文将探讨石墨烯基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、石墨烯基复合材料的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的制备大面积石墨烯的方法。
该方法通过在金属衬底上加热挥发的碳源，使其在高温下与金属表面反应生成石墨烯。
石墨烯的生长在具有合适结晶特性的金属表面上进行，如铜、镍等。
CVD法制备的石墨烯可以获得高质量、大尺寸的单层石墨烯。
2. 液相剥离法液相剥离法是一种以石墨为原料制备石墨烯的方法。
通过在石墨表面涂覆一层粘性聚合物，然后利用粘性聚合物与石墨之间的相互作用力，将石墨从衬底上剥离，最终得到石墨烯。
这种方法能够制备出大面积的石墨烯，并且使用简便、成本较低。
3. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯还原法是一种制备石墨烯的简单方法。
首先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，然后通过还原处理，还原为石墨烯。
该方法可以在实验室条件下进行，操作简单方便。
然而，由于氧化石墨烯的导电性较差，所得石墨烯的质量较低。
二、石墨烯基复合材料的性能研究1. 机械性能石墨烯具有出色的机械性能，其强度和刚度超过大多数材料。
石墨烯基复合材料的机械性能主要取决于基体材料和石墨烯的界面相互作用。
研究表明，合适添加石墨烯可以显著提升材料的强度和硬度。
2. 电学性能石墨烯具有优异的电学性能，可以用作电极材料、导电填料等。
石墨烯基复合材料在导电性能方面表现出色，可以用于制备柔性电子器件、传感器等。
3. 热学性能由于石墨烯的热导率高达3000-5000 W/(m·K)，石墨烯基复合材料在热学性能方面具有巨大的潜力。
石墨烯能够显著提高基体材料的热导率，因此可以应用于散热材料、热界面材料等领域。
二氧化锰-三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能共3篇
二氧化锰-三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能共3篇二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能1二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，新型高性能电化学储能设备受到越来越广泛的关注。
二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料作为一种新型的电化学储能材料，具有较高的比电容和循环性能，在超级电容器和锂离子电池中都有广泛的应用。
本文主要介绍二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的制备与电化学性能。
一、制备方法二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的制备一般采用两步法，首先制备石墨烯泡沫材料，再利用化学气相沉积技术将二氧化锰负载在石墨烯泡沫材料表面，最终得到二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料。
1. 制备石墨烯泡沫材料制备石墨烯泡沫材料的方法有多种，如化学气相沉积法、物理气相沉积法、化学氧化还原法等。
本文介绍一种干法化学剥离法制备石墨烯泡沫材料的方法。
将天然石墨在高温下处理，使其表面产生氧化物，然后将氧化后的天然石墨和聚乙烯醇溶液混合，并通过超声波剥离得到石墨烯泡沫材料。
最后将石墨烯泡沫材料热处理，得到具有三维结构的石墨烯泡沫材料。
2. 负载二氧化锰将制备好的石墨烯泡沫材料浸泡在含有二氧化锰前体溶液的乙醇中，然后通过化学气相沉积技术将二氧化锰沉积在石墨烯泡沫材料表面。
最终得到二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料。
二、电化学性能二氧化锰/三维结构石墨烯电极材料的电化学性能一般通过循环伏安法、电化学阻抗谱等测试手段进行测试。
1. 循环伏安法测定循环伏安法是一种常用的电化学测试方法，可以用于测试电化学反应的物理化学特性和电化学反应动力学特性。
将测试样品放置于电极中，在特定电位范围内进行循环伏安扫描，记录扫描图像。
通过扫描图像可以获得电极的片儿式容量、比电容、电化学反应动力学特性等数据。
2. 电化学阻抗谱测试电化学阻抗谱测试是一种可以获得电极电化学行为信息的测试方法。
将测试样品放置于电极中，施加一定的交流电压，记录阻抗谱。
基于石墨烯材料的柔性超级电容器研究_石吉磊
基于石墨烯材料的柔性超级电容器研究石吉磊，杜文城，殷雅侠，郭玉国*，万立骏*中国科学院化学研究所，北京，100190,*Email: ygguo@, wanlijun@随着电子科技的迅速发展，柔性电子器件正逐渐进入人们的生活。
柔性电子器件的实现需要柔性电源的驱动。
因此发展可弯曲，高性能的柔性储能器件变得尤为必要。
超级电容器作为新型的高性能电化学储能器件已经得到广泛研究和应用。
可弯曲甚至可折叠的柔性超级电容器正逐渐成为一个趋势。
石墨烯作为最新形态的碳单质，具有一系列优越的物理化学性能，以及易于制备柔性材料。
因此，石墨烯基材料成为制备柔性储能器件的理想材料。
我们通过简单的水热技术制备了一种3D有序的石墨烯基材料并用于构建柔性超级电容器器件[1]。
所制备的柔性超级电容器器件表现出高的比电容（220F g-1），优良的柔性以及循环稳定性。
弯曲状态下循环10000圈比电容保持率大于80%。
这一优良的电化学性能主要归因于其有序的3D结构有利于离子的快速传输。
此外，该材料的合成过程及柔性电极片的制备均简单、环境友好、具备普适性，不仅可以用于制备超级电容器电极材料也可应用于柔性锂离子电池等领域。
Fig. 1 (a) Nyquist plots of rGO and H-rGO, (b)H-rGO both normal and bending state Cyclic voltammograms at a scan rate of 200 mV s-1 (c), (d) Two H-rGO devices connected in series can power the digital temperature and humidity meter at both normal and bending state. (e) H-rGO 10,000 cycles at a scan rate of 200 mV s-1under bending state.关键词：石墨烯；柔性；超级电容器参考文献[1] Shi J. L.; Du W. C.; Yin Y. X.; Guo Y. G.; Wan L. J., J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/C4TA01547A, in press.Graphene-based materials for flexible supercapacitor devices Ji-Lei Shi, Wen-Cheng Du , Ya-Xia Yin, Yu-Guo Guo* and Li-Jun Wan *Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190In our work, a facile hydrothermal reduction of self-assembled 3D graphene oxide (GO) is reported. Binder-free flexible supercapacitor is fabricated using the as-obtained 3D graphene, which exhibits high gravimetric capacitance (up to 220 F g–1) and excellent cycle stability with >80% capacitance retention over 10,000 cycles under bending state.。
石墨烯电池材料的制备与性能研究
石墨烯电池材料的制备与性能研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料，具有高导电性和高度机械强度等优良性质，是目前材料领域研究的热点之一。
石墨烯材料在能量存储领域也有广泛的研究应用，其中在电池领域的应用备受关注。
本文将主要探讨石墨烯电池材料的制备与性能研究。
一、石墨烯电池材料的制备由于石墨烯的单层结构和极高的比表面积，使得其作为电极材料有着广阔的应用前景。
目前制备石墨烯材料有多种方法，如化学气相沉积法、机械剥离法、溶液剥离法等。
其中，化学气相沉积法制备的石墨烯材料在电极材料中的应用最为广泛。
化学气相沉积法主要是在惰性气体中将石墨烯材料进行热解或化学反应，然后将过程中产生的气体送入到基板表面得到石墨烯。
与其它方法相比，化学气相沉积法可以制备单晶质量高、具有工业化生产条件、可以控制多层石墨烯等收益。
在石墨烯材料的电池应用中，电化学沉积法也是石墨烯电池材料制备中的一种重要方法。
二、石墨烯电池材料的性能研究石墨烯电池材料具有极高的导电性和高比表面积，并有望替代传统锂离子电池中的石墨负极材料和传统电容器中的活性炭等材料。
石墨烯电池材料的优良性质赋予了其在储能方面有着较高的研究价值。
目前，石墨烯电池材料在超级电容器、铅酸电池、锂离子电池和锂硫电池等领域都有广泛的应用。
值得一提的是，在锂离子电池领域，石墨烯材料作为负极材料的电化学性能得到了很好的提升。
石墨烯电池材料的研究工作中，除了制备工艺，石墨烯材料在电池性能中的变化也是研究的重点之一。
一般来说，石墨烯材料的性能表现与其表面形态和结构密切相关，如石墨烯电池材料的比表面积影响其电容性能与能量密度，孔隙大小、密度等因素将影响这些材料的电荷传输和储存性能。
不仅如此，超级电容器中的石墨烯电池材料的电容性能也受到电解液的影响，这包括电解液的缓冲能力、离子浓度以及容积效应等。
三、未来展望石墨烯电池材料的制备和性能方面的研究将会是一个长期的过程。
随着对其导电性、比表面积和电化学性能等方面的深入研究，石墨烯材料在储能领域的应用将会越来越广泛。
石墨烯制成的超级电容器将取代电池
俄亥俄州代顿市Nanotek Instruments公司新研制的石墨烯超级电容器，单位质量可储存的能量相当于镍氢电池，打破了世界纪录，而且充电或放电只需要短短几分钟、甚至几秒钟，有望取代电池。
相关研究论文发表在Nano Letter上。
该超级电容器电极的制备采用了石墨烯，混合5%的超级P(一种乙炔黑，作用相当于导电添加剂)和10%的聚四氟乙烯(PTFE)结合剂。
研究人员把产生的悬浮液涂在集电器表面，把硬币大小的电容器安装在隔离箱里。
电解质-电极界面的制备，采用了“Celguard隔膜-3501”，而电解液是一种化学品，叫做EMIMBF4。
该公司对硬币大小超级电容器的测试表明，石墨烯电极的超级电容器的能量密度为85.6 Wh/kg，而镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg，这是有史以来基于碳纳米材料的双电层超级电容器所达到的最高值。
研究小组成员还包括来自Angstron材料研究所的科学家，他们正在努力工作以进一步提高超级电容器的能量密度。
电容器电极材料研制方面取得系列进展。
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型储能器件，具有绿色环保、充电时间短、使用寿命长和工作温度范围宽等优点，其核心部件是性能优异的电极材料。
石墨烯片（GS），作为一种新型的碳材料，具有良好的导电性和大的比表面积，预计将其作为超级电容器的电极材料具有广阔的应用前景。
但是纯石墨烯表面缺少功能基团导致其很难与其它材料复合或在器件上进行组装，从而限制了其深入应用。
因此，对石墨烯表面进行化学修饰以便于获得各种功能复合材料是当前研究的一个热点。
图1：不同PANi含量的PSS-GS/PANi“纸”电极（左）和PSS-GS与PANi纳米纤维之间的静电吸附示意图（右）图2 ：PSS-GS与二氧化锰在基底上的层层自组装示意图固体润滑国家重点实验室研究人员利用化学修饰后的石墨烯（PSS-GS）与聚苯胺（PANi）纳米纤维之间的静电吸附作用，制备了PSS-GS/PANi 复合材料胶体溶液，然后抽虑成膜得到了柔性的PSS-GS/PANi复合“纸”电极材料。
基于石墨烯基复合材料的超级电容器研究现状
基于石墨烯基复合材料的超级电容器研究现状超级电容器是一种发展成本低、环境友好、能量密度高的新型绿色能源装置，具有充电时间短、放电速度快、使用寿命长、节约能源和绿色环保等优点，得到了科学界的一致追捧，而影响超级电容器最关键的因素就是电极材料的性能。
过渡金属氧化物如Mn02，ZnO，C0304和NiO等虽是较好的电极材料，但导电性能较差，会产生较大的内阻，使得在充放电过程中，容易导致电极材料结构的破坏而影响其充放电容量和循环性能。
将过渡金属负载到碳材料例如石墨烯上可以较好的解决这一难题，这方面研究国内外已有很多相关报道。
作为碳材料中重要的一员，石墨烯由于导电性能强、导热性好、质量轻、比表面积大而备受关注，在储能装置、电化学器件、功能性复合材料等方面都具有重要的应用。
将石墨烯应用到超级电容器上，改善了超级电容器的电容量和循环稳定性。
但石墨烯层与层之间的分子问作用力导致石墨烯容易团聚，从而降低了石墨烯的比表面积和比容量。
将过渡金属氧化物和石墨烯组装成复合材料，既能提高电极材料的导电性和充放电容量，又能增强其循环稳定性。
1过渡金属氧化物与石墨烯复合材料在超级电容器中的应用1．1二氧化锰／石墨烯在超级电容器的研究中，锰作为过渡元素较先受到关注。
虽然它资源比较丰富，且易获取，但电化学性能较弱，尤其是导电性能差阻碍了人们进一步研究的步伐。
通过与石墨烯的复合，能在一定程度上改善二氧化锰存在的问题，大幅度提高其比电容和循环性能。
Li等制备的石墨烯／Mn02复合纸电极具有无黏结剂、柔韧性好的特性，并发现其具有良好的循环稳定性，且在浓度为0．1 mol／L 的Na2SO4水溶液中，当电极的Mn02含量为24％，电流密度为O．5 A ／g时，该复合纸电极的比容量为256 F/g。
Wei等通过高锰酸钾还原成二氧化锰沉积在石墨烯表面制备出了二氧化锰／石墨烯复合材料，该复合材料在超级电容器性能测试中显示了较好的循环寿命，其电容为114 F／g。
超级电容器电极材料制备与性能研究
超级电容器电极材料制备与性能研究超级电容器是一种新型的储能装置，潜力巨大。
由于它的高功率密度、长寿命、快充快放等特点，在新能源、制动能量回收、能量储存等领域得到了广泛的应用。
超级电容器的核心是电极材料，因此电极材料制备与性能研究是超级电容器技术研究的关键。
超级电容器的电极材料主要包括活性材料、电导添加剂、导电子材料等，其中活性材料是超级电容器电极材料的核心。
活性材料对于超级电容器的性能和成本起着至关重要的作用，因此其制备技术和性能研究成为超级电容器技术研究的重点。
活性材料是超级电容器电极材料中的核心，是储存电荷的重要成分。
目前常见的超级电容器电极材料主要有金属氧化物、碳材料、聚合物等，但是这些材料都存在着不同程度的缺点。
金属氧化物具有较高的比容量、较高的功率密度和较长的寿命，但在循环稳定性和低温性能方面表现不佳；碳材料的比电容相对较低，但是具有较优良的低温和循环稳定性；聚合物材料在高频领域具有卓越的性能，但是比容量较小。
因此，在活性材料的研究和制备方面，面临着如何综合优化电容量、功率密度、循环稳定性、低温性能等不同需求的问题。
金属氧化物在超级电容器电极材料中应用广泛，但存在不同程度的问题。
钛酸锂材料的比容量较高，但由于其电导率较低，使用较少。
氧化铅材料的比容量小，但可在循环稳定性和低温性能方面表现突出。
氧化锰材料在较宽温度范围内表现出较好的性能，但在一些高功率应用场合下，其容量衰减快的问题较为突出。
碳材料是一种理想的超级电容器电极材料，因其良好的电化学性能、高倍率性能、循环稳定性和低温性能等优良特性被广泛研究。
碳材料主要包括活性炭、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等。
活性炭是一种开孔材料，具有极高的比表面积，能够提供大量的储电空间。
碳纤维和碳纳米管具有较好的导电性质和高倍率性能，可以提供快速的电荷转移和释放。
石墨烯作为一种新型的二维材料，具有高导电性、高比表面积和理想的电化学反应界面，被视为超级电容器电极材料的理想选择。
石墨烯基超级电容器研究
［ ３ １ Ｙ ．Ｈ ｅ ｍａ ｎ ｄ ｅ ｚ ，Ｖ ．Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｏ ｓ ｉ ，Ｍ．Ｌ ｏ ｔ ｙ ａ ，Ｈ ｉ ｇ ｈ － ｙ ｉ ｅ ｌ ｄ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｂ ｙ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｅ ｘ ｆ ｏ ｌ ｉ ￣ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｔ ｅ ［ Ｊ ］ ．Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｎ ａ ｎ —
一Байду номын сангаас
，
料具 有 更 高 的 电容量 ， 其 中碳 纳米 管 与 石 墨烯 的复 合材 料 电容 量 高 达７ ３ ０ ｍ Ａ ｈ ／ ｇ ， Ｃ 与石 墨烯的复合材料 的电容量 高达 ７ ８ ４ ｍ Ａ ｈ ／ ｇ ， 并 且研究发现石 墨烯层数越少 ， 层 间距越大 ， 越容易掺杂提高 电池性 能 。因此 ， 石 墨烯 材 料 在 电池 电极 材 料 应 用 方面 显 示 出 了诱 人 的前 景， 但 目前 的石墨烯层数不 可控 ， 制备出尺寸可控 的石墨烯材料并 对其有效掺杂 ， 有望开发出性能优异的超级 电容器 。 ３结束语 在超 级 电容 器研 究 中 ， 过 渡 金属 氧 化 物 电极 的 比容 量 可达 到 碳 电极材料 的 １ ０ — １ ０ ０倍 ， 金属氧化物 电极材料在制备上采取掺杂 、 纳 米化等特殊处理 ， 可 以有 比碳电极 电容器更好的性 能 ， 有 良好 的发 展 前 景 。采 用石 墨 烯 大 的 比表 面积 和 高 的 电导 率 ， 经 金 属 氧化 物 掺 杂处理有望得到高能量密度 、 高效率 、 使 用寿命长和低成本 的石墨 烯 基 超级 电容 器 ， 为微 纳 电子 工 业 发展 及 汽 车 等机 动 设 备 和 器件 的 发展提供重要的能源动力基础 。
石墨类材料的电化学性能研究
石墨类材料的电化学性能研究随着科技的不断发展，石墨类材料在能源领域的应用越来越广泛。
作为理论上最优的电化学储能材料，其电化学性能的研究就显得尤为重要。
本文将介绍石墨类材料的电化学性能研究的进展及其意义。
1. 石墨类材料的电化学性质石墨类材料由于其特殊的层状结构，具有良好的电导性、导热性和机械强度，因此成为极具前景的电化学储能材料。
其电容和储能密度也具有很高的优势，对于二次电池、超级电容器等电化学器件都有广泛的应用。
2. 石墨类材料的制备方法石墨类材料一般通过化学气相沉积、机械剥离、多级烷基化等方法制备，其中最为常见的是机械剥离法。
机械剥离法是通过将压缩过的石墨粉末加入稀释剂中后振荡剥离，获得单层或多层的石墨烯片。
这种方法具有成本低、制备简单、适用范围广等优点，但也存在质量不稳定、产率低等问题。
3. 石墨类材料的电化学性能研究主要集中在电容、储能密度、循环寿命等方面。
目前，石墨烯的电容性能已经超越了传统的电容器，并且在循环寿命方面也有不俗的表现。
而石墨类材料的储能密度主要受到其层状结构以及层数的影响，需要通过研究各向异性电极材料等方法提高储能密度。
此外，石墨类材料还可以通过掺杂、改性等方式进一步改善其电化学性能。
4. 石墨类材料的应用前景石墨类材料作为一种有前途的电化学储能材料，其应用前景非常广泛。
例如在电动汽车领域，石墨类材料可以用于电动汽车的动力电池和储能电池等方面。
在可再生能源领域，石墨类材料可以作为超级电容器的电极材料，用于储存太阳能和风能等不稳定能源。
此外，石墨类材料还可以用于普通电池、无线电源、垃圾焚烧发电以及航空航天等领域。
5. 总结石墨类材料作为一种高性能电化学储能材料，其电化学性能研究已经受到了广泛的关注。
其优越的电容、储能密度和循环寿命等特性，使得其在电动汽车、可再生能源等多个领域都有广泛的应用前景。
未来，石墨类材料的研究将继续深入，不断发掘其应用潜力，推动能源领域的发展。
超级电容器的电极材料的研究进展
超级电容器的电极材料的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步和新能源领域的飞速发展，超级电容器作为一种高效、快速储能器件，已逐渐引起科研工作者和工业界的广泛关注。
作为超级电容器的核心组件，电极材料的性能直接影响着超级电容器的电化学性能和实际应用效果。
研究和开发高性能的电极材料对于提升超级电容器的整体性能、推动其在新能源领域的应用具有十分重要的意义。
本文旨在对超级电容器的电极材料的研究进展进行全面的梳理和综述。
文章首先介绍了超级电容器的基本原理和电极材料在其中的作用，然后重点阐述了当前常用的电极材料类型，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，并分析了它们各自的优势和存在的问题。
接着，文章综述了近年来在电极材料研究方面取得的重要突破和进展，包括材料结构设计、复合材料的开发、表面改性等方面的研究。
文章对超级电容器电极材料的研究趋势和未来发展方向进行了展望，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
二、超级电容器概述超级电容器（Supercapacitor），亦称为电化学电容器（Electrochemical Capacitor），是一种介于传统电容器和电池之间的储能器件。
其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命以及良好的环境适应性等特点，因此在能源储存和转换领域引起了广泛关注。
超级电容器的储能原理主要基于电极材料表面和近表面的快速、可逆的法拉第氧化还原反应或非法拉第的静电吸附过程。
相比于传统电容器，超级电容器能够提供更高的能量密度而相较于电池，它又具备更高的功率密度和更快的充放电速度。
这些独特的性能使得超级电容器在电动汽车、可再生能源系统、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
超级电容器的电极材料是其性能的决定性因素。
理想的电极材料应具备高比表面积、高电导率、良好的化学稳定性和环境友好性等特点。
目前，研究者们已经开发出多种类型的电极材料，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等。
这些材料各有优势，但也存在一些问题，如比能量低、循环稳定性差等。
石墨烯材料的性能研究
石墨烯材料的性能研究一、引言石墨烯是一种具有独特性质的二维材料，由于其独特的结构和性质，在材料科学、电子学、能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将从石墨烯材料的制备、结构、性质及应用等方面综述石墨烯材料的性能研究。
二、石墨烯材料的制备方法石墨烯的制备方法包括：机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法、热解法等。
其中，机械剥离法是最早被报道并且最容易实现的方法。
该方法通过用胶带剥离石墨，可以制备出石墨烯单层，但是这种方法的制备效率和单层石墨烯质量不稳定。
化学气相沉积法是近年来石墨烯制备的一种主要方法。
该方法通过让石墨烯生长在特定的金属或者非金属基质上，可以制备出大面积的石墨烯。
由于其制备过程中可精确控制制备条件和结构，因此化学气相沉积法成为了制备优质石墨烯的主要方法。
三、石墨烯的结构和性质石墨烯是一种由碳原子形成的二维晶体结构，在其晶体结构中每个碳原子都与其四周三个碳原子通过sigma键结合，形成一个六角网格的结构。
石墨烯材料的结构和性质与普通的三维材料有很大不同。
石墨烯具有良好的机械性能、光学性能、电学性能、热学性能等独特的性质。
1.机械性能：由于石墨烯的结构非常紧密，因此具有极高的强度和韧性。
文献报道，石墨烯具有比钢材还要强硬的机械性能。
2.光学性能：石墨烯具有很强的吸收作用，其在可见光和红外光区域的吸收率超过了90%。
3.电学性能：石墨烯是一种半金属材料，具有导电性能。
石墨烯的电导率达到了6.5×10¹⁵ S/m，是铜的140倍。
4.热学性能：石墨烯的热导率很高，是钻石的五倍，并且稳定性也非常高。
四、石墨烯在能源领域的应用由于石墨烯具有独特的性质，因此在能源领域有着广泛的应用。
1.储能器件：石墨烯作为一种优良的电极材料，可以被广泛应用于储能器件中，如锂离子电池、超级电容器等。
2.光伏材料：石墨烯可以被用作高效光伏材料，具有良好的光吸收和光电转换性能，可以用于太阳能电池。
3.热电材料：石墨烯具有优秀的热传输性能和电导性，可以被用于生产热电器件，实现热能转换。
基于石墨烯负极赝电容正极的超级电容器电极材料制备及性能研究
基于石墨烯负极赝电容正极的超级电容器电极材料制备及性能研究超级电容器的能量密度E与其比电容Cm成正比,而与其工作电压U的二次方成正比(E=1/2CmU2)。
因此,提高工作电压是提高超级电容器能量密度的有效途径。
利用储能电位范围不同的正、负极材料组装非对称型超级电容器,可有效提高工作电压,进而提高能量密度。
本文研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)的水热还原,构建了三维分布还原氧化石墨烯(reduced Graphene Oxide, rGO),研究了Ni(OH)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列的制备。
利用X-射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)研究了GO的还原,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了产物形貌,利用X-射线衍射(XRD)研究了产物晶体结构。
利用循环伏安(CV)扫描、恒电流充放电、电化学交流阻抗(EIS)等技术研究了产物的超电容性能。
以rGO为负极、分别以Ni(OH)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列为正极,组装了非对称模拟超级电容器,并研究其性能。
首先将GO分散于具有三维结构的泡沫镍(NF)基底上,然后对其进行水热还原,制备分布于三维NF基底上的还原氧化石墨烯(NF/rGO)。
XPS和Raman光谱研究结果表明,水热还原可有效去除GO上的含氧官能团,并对其结构缺陷有一定的修复作用。
TEM和SEM观测结果表明,rGO形成很薄的片层,呈现出透明褶皱结构,NF/rGO上的rGO紧密附着于基底上形成三维分布,这有利于rGO与电解液充分接触而发挥储能性能。
NF/rGO的CV曲线具有双电层电极材料典型的矩形,其恒电流充电与放电曲线基本成线性、且相互对称。
在NF/rGO的交流阻抗波特图上,低频区的相位角接近-90°,表明其具有良好的超电容性能。
研究了水热反应温度、水热体系中GO浓度、水热反应次数及水热反应时间对产物性能的影响,发现在2 mg/ml的GO分散体系中,150℃下保温1h,水热还原1次制备的NF/rGO-2-150-1h-1超电容性能优异,其波特图上低频区相位角为-86.5°,充放电电流密度为0.5 A/g时的比电容为184.5 F/g。
石墨烯的制备及其电化学性能
石墨烯的制备及其电化学性能一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便因其独特的结构和优异的性能引发了全球范围内的研究热潮。
石墨烯以其高导电性、高热导率、高强度以及良好的化学稳定性等特性，在材料科学、电子学、能源科学等多个领域展现出巨大的应用潜力。
特别是在电化学领域，石墨烯因其高比表面积、优良的电子传输性能和化学稳定性，被广泛应用于电极材料、储能器件以及电化学传感器等方面。
本文旨在全面介绍石墨烯的制备方法及其电化学性能。
我们将概述石墨烯的基本结构和性质，以及其在电化学领域的应用背景。
随后，我们将详细介绍石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点及适用范围。
接着，我们将重点探讨石墨烯在电化学领域的应用，包括其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等储能器件中的性能表现，以及其在电化学传感器中的应用。
我们将对石墨烯的电化学性能进行综合分析，展望其在未来电化学领域的发展趋势和应用前景。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，根据其制备原理，主要可以分为物理法和化学法两大类。
物理法：物理法主要包括机械剥离法、取向附生法和碳纳米管切割法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料。
取向附生法则是在一定条件下，使碳原子在金属单晶（如Ru）表面生长出单层碳原子，然后利用金属与石墨烯之间的弱相互作用，将石墨烯与金属基底分离。
碳纳米管切割法则是通过切割碳纳米管得到石墨烯纳米带。
化学法：化学法主要包括氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法（CVD）等。
氧化还原法是通过将天然石墨与氧化剂反应，得到氧化石墨，再将其进行热还原或化学还原，从而制备出石墨烯。
SiC外延生长法是在高温条件下，使SiC中的Si原子升华，剩余的C 原子在基底表面重新排列，形成石墨烯。
石墨烯在电池中的应用研究
石墨烯在电池中的应用研究导言随着人类社会对能源的需求不断增长，新能源的研发和利用成为全球范围内的大问题。
其中，电池作为储存电能的载体，一直是研究的热点之一。
而石墨烯作为新兴材料，其独特的结构和优异的物理、化学性质，使得其在电池领域受到了极大的关注。
本文详细介绍了石墨烯在电池中的应用研究。
第一章石墨烯基础知识1.1 石墨烯的定义石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维结构材料。
其最基本的结构单元是六角形碳原子排列形成的网格结构，具有高度的机械强度、导电性、导热性和化学稳定性。
1.2 石墨烯的制备方法1.2.1 机械剥离法机械剥离法是最早发现的一种制备石墨烯的方法。
该方法通过用胶带将石墨薄片对折多次，从而将其分离成单层的石墨烯。
1.2.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过将碳源分子输送到高温的基底表面上，使其在表面上形成石墨烯的方法。
1.2.3 液相剥离法液相剥离法则通过将石墨片浸泡在溶液中，利用超声波把单层的石墨烯分散在溶液中。
第二章 2.1 石墨烯在锂离子电池中的应用锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池。
石墨烯在锂离子电池中的应用主要集中在锂离子电池的负极材料上。
由于石墨烯的高导电性和高机械强度，作为锂离子电池负极材料的石墨烯可以提高电池的充放电性能、循环稳定性和使用寿命。
2.1.1 石墨烯负极的制备石墨烯负极的制备主要有两种方法，一种是将石墨烯与传统的锂离子电池负极材料（如石墨）混合使用；另一种是将石墨烯制备成薄膜，然后在金属箔上进行钝化处理后用作负极材料。
2.1.2 石墨烯负极材料的电化学性能石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能与传统的锂离子电池材料相比有所提高。
例如，石墨烯负极的承载能力和充放电效率均优于传统的石墨负极材料。
2.2 石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是一种新型的高功率储能装置，具有高速充放电、长寿命、高效率等特点。
而石墨烯由于其具有的高度的导电性和导热性，也被广泛应用于超级电容器中。
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要：本文研究了石墨烯与导电聚合物复合材料的制备方法，并对其电化学性能进行了深入探讨。
通过合理的制备工艺，我们成功制备了具有优异导电性能和电化学稳定性的复合材料。
本文详细描述了实验过程、结果及分析，以期为相关研究提供有益的参考。
一、引言随着科技的发展，石墨烯因其独特的物理和化学性质，在材料科学领域引起了广泛的关注。
石墨烯与导电聚合物的复合材料因其在电化学储能、传感器、电磁屏蔽等领域的潜在应用价值，成为了研究的热点。
本文旨在研究石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法及其电化学性能。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括石墨烯、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）、溶剂（如乙醇、水等）以及其他添加剂。
2. 制备方法采用溶液混合法或原位聚合法制备石墨烯/导电聚合物复合材料。
具体步骤包括：将石墨烯与导电聚合物在溶剂中混合，并通过搅拌或超声处理使两者充分混合；然后进行聚合反应，得到复合材料。
三、电化学性能测试通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、电化学阻抗谱（EIS）等方法，对制备的复合材料进行电化学性能测试。
四、结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，我们成功制备了具有良好分散性和导电性能的石墨烯/导电聚合物复合材料。
SEM和TEM结果表明，石墨烯与导电聚合物在纳米尺度上实现了良好的复合。
2. 电化学性能分析（1）循环伏安法（CV）测试：复合材料在充放电过程中表现出稳定的电化学行为，无明显极化现象。
（2）恒流充放电测试：复合材料具有较高的比电容和优异的循环稳定性。
在一定的电流密度下，其比电容随循环次数的增加而略有增加，表现出良好的充放电性能。
（3）电化学阻抗谱（EIS）分析：复合材料的内阻较小，电子传递速度快，表现出优异的电导率和良好的电荷传输能力。
通过分析不同因素（如石墨烯含量、聚合条件等）对电化学性能的影响，我们发现合理的复合比例和制备工艺是获得高性能复合材料的关键。
石墨烯基复合材料制备与性能研究
石墨烯基复合材料制备与性能研究石墨烯是由一个碳原子单层构成的二维材料，具有优异的力学、电学、光学、热学和生物学等性能，是目前发现的最薄和最强的材料之一。
因此，石墨烯被广泛应用于电池、超级电容器、生物传感器、透明导电膜等领域，但石墨烯自身的应力和高成本限制了其更广泛的应用。
为了克服这些障碍，人们着手研究石墨烯基复合材料。
1. 石墨烯基复合材料的制备方法从文献中我们可以发现，制备石墨烯基复合材料的方法非常多，但可将其归结为以下几类：(1) 溶液法：其制备流程通常涉及将石墨烯加入有机溶剂中形成石墨烯溶液，然后加入所需的复合物质、表面活性剂、还原剂等，并经过加热、搅拌、干燥等处理最终得到复合材料。
(2) 机械混合法：可将石墨烯和填料一起混合，通过高效混合机进行均匀混合后，经过成型、加热固化等处理，形成复合材料。
(3) 化学气相沉积法：通常需要通过化学气相沉积方法在基底上制备出石墨烯，再通过化学气相沉积方法，向体内注入金属或无机复合材料，通过快速冷却使其形成复合材料。
2. 石墨烯基复合材料的性能研究石墨烯作为基材，通过复合改性可以克服石墨烯自身应力和高成本等缺点，提高材料的力学、电学、光学、热学等性能。
在不同领域的应用中，需要对其性能进行深入的研究。
(1) 电学性能石墨烯基复合材料的电学性能的研究已成为了近年来的重点和热点。
石墨烯本身具有非常好的电导率和透明度，而在复合材料中加入其他材料可以影响电子输运和电荷转移，从而改善其电学特性。
由于石墨烯自身具有的高电导率和高比表面积，使其与其他电极材料进行复合能够提高电池的储能密度、延长电池寿命。
(2) 光学性能石墨烯具有卓越的光学性能，具有很高的透明度、折射率和吸收率。
当石墨烯和其他材料进行复合时，在外部光的作用下，可产生显著的光学效应，如表面等离子共振、光学透镜、光学波导等。
这些石墨烯复合材料的光学效应将对可穿戴设备、生物医学、能源等领域的新型材料和器件产生重要的应用价值。
石墨烯产品及应用实验报告
石墨烯产品及应用实验报告引言石墨烯是由碳原子构成的一种单层二维材料，具有出色的导电、导热和机械性能，同时还具备高透明性和柔韧性。
石墨烯的独特性质使其在诸多领域具有广泛的应用前景，如电子器件、传感器、储能材料等。
本实验旨在通过制备石墨烯产品并探索其应用，对石墨烯的性质和应用进行研究。
材料与方法实验材料1. 石墨粉2. 氧化石墨（GO）粉末3. 氧化剂4. 还原剂5. 氨水6. 醋酸7. 正十二烷基苯磺酸钠（SDBS）实验仪器1. 恒温水浴槽2. 磁力搅拌器3. 离心机4. 紫外-可见分光光度计5. 扫描电子显微镜（SEM）实验步骤1. 制备氧化石墨（GO）悬浮液：将石墨粉加入含有氧化剂的硫酸溶液中，反应后得到浑浊的氧化石墨悬浮液。
2. 还原氧化石墨：将步骤1得到的氧化石墨悬浮液加入还原剂和氨水的混合溶液中，在恒温水浴槽中加热搅拌一定时间，得到还原后的石墨烯悬浮液。
3. 分离清洗：使用离心机将还原后的石墨烯悬浮液离心，去除上清液并用醋酸洗涤，重复此步骤多次。
4. 添加分散剂：将清洗后的石墨烯悬浮液与SDBS溶液混合后，使用超声波处理，得到分散均匀的石墨烯悬浮液。
5. 测定光学性质：将石墨烯悬浮液置于紫外-可见分光光度计中，测定其吸光度和透射率。
6. 表征形貌：使用SEM观察石墨烯样品的形貌和结构。
结果与讨论光学性质测量通过紫外-可见分光光度计测量得到的石墨烯的吸光度和透射率如下：波长（nm）吸光度透射率400 0.43 0.78500 0.27 0.91600 0.15 0.95700 0.08 0.97从上表可以看出，石墨烯在可见光范围内具有很低的吸光度，表明其在透明材料方面具有潜力。
透射率方面，随着波长的增加，石墨烯的透射率逐渐增大，说明其对可见光的透过能力较好。
形貌表征通过SEM观察石墨烯样品的形貌，发现其呈现出典型的二维结构，具有平整的单层结构。
石墨烯的表面光滑且无明显瑕疵，颗粒间的连接较紧密。
二氧化锰三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能
二氧化锰三维结构石墨烯电极材料制备及电化学性能一、本文概述本文旨在探讨二氧化锰（MnO₂）三维结构石墨烯电极材料的制备方法及其电化学性能。
作为一种重要的无机材料，二氧化锰因其独特的物理化学性质，在能源存储和转换领域具有广泛的应用前景。
特别是在锂离子电池、超级电容器等电化学储能器件中，二氧化锰表现出高理论容量、环境友好、成本低廉等优势。
然而，其在实际应用中仍面临导电性差、循环稳定性不足等问题。
因此，寻求有效的策略改善二氧化锰的电化学性能，对推动其在电化学储能领域的应用具有重要意义。
近年来，石墨烯作为一种二维纳米材料，因其出色的导电性、高比表面积和良好的化学稳定性，成为改善二氧化锰电化学性能的理想载体。
通过将二氧化锰与石墨烯复合，可以显著提高二氧化锰的导电性，改善其电化学性能。
在此基础上，三维结构的构建可以进一步提高电极材料的比表面积和离子扩散速率，从而进一步优化其电化学性能。
本文首先介绍了二氧化锰三维结构石墨烯电极材料的制备方法，包括溶液混合法、水热法、化学气相沉积法等。
随后，通过电化学测试手段，如循环伏安法、恒流充放电测试、电化学阻抗谱等，对所制备的电极材料的电化学性能进行了全面评估。
本文还探讨了不同制备条件对电极材料性能的影响，以及电极材料在实际电化学储能器件中的应用前景。
本文的研究结果有望为二氧化锰三维结构石墨烯电极材料的设计和优化提供理论支持和实验依据，推动其在电化学储能领域的实际应用。
二、二氧化锰三维结构石墨烯电极材料的制备二氧化锰三维结构石墨烯电极材料的制备是一个涉及多个步骤的复杂过程，其关键在于精确控制二氧化锰在石墨烯三维结构中的分散与结合。
选用高质量的石墨烯原材料，通过化学气相沉积或液相剥离等方法，制备出具有一定层数和尺寸的石墨烯片层。
随后，通过溶液浸渍法或气相沉积法，在石墨烯片层上均匀沉积二氧化锰纳米颗粒。
这一过程中，需要精确控制沉积条件和参数，以确保二氧化锰纳米颗粒的尺寸和分布均匀性。
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___________________________________________________________ 作者简介：陈 宽（1986-），男，江苏人，宁波南车新能源科技有限公司助理工程师，研究方向：电极材料；本文联系人阮殿波（1969-），男，黑龙江人，宁波南车新能源科技有限公司高级工程师，研究方向：超级电容器储能技术；傅冠生（1966-），男，湖南人，宁波南车新能源科技有限公司总经理，研究方向：企业管理； 于智强（1977-），男，浙江人，宁波南车新能源科技有限公司副总经理，研究方向：电容器开发与产超级电容器用石墨烯基电极材料的制备及性能研究阮殿波，陈 宽，傅冠生，于智强 (宁波南车新能源科技有限公司，浙江 宁波 315112)摘要：同传统二次电池相比，超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，是一种新型高效的储能装置，提升其能量密度是目前主要的研究方向。
石墨烯作为一种新型二维碳材料，具有电导率高、比表面积大、化学稳定性强等优异特点，是超级电容器的理想电极材料。
综述了近几年石墨烯基电极材料的制备方法及其性能特点，对于其存在的问题和未来的发展趋势作了简单的阐述。
关键词：石墨烯； 超级电容器； 能量密度； 功率密度； 电极材料 中图分类号：TQ919；TQ127.1Preparation and Property Research of Graphene-based Electrode Materials forSupercapacitorRUAN Dian-bo, CHEN Kuan, FU Guan-sheng, YU Zhi-qiang(Ningbo CSR New Energy Technology Co., LTD, Ningbo Zhejiang 315112,China)Abstract : Compared with traditional secondary battery, supercapacitor has the advantage of high power density, rapid charge/discharge property and long cycle life, it ’s a new efficient energy storage device. At present the main research direction of supercapacitor is improving its energy density. Graphene is a new kind of two dimension carbon material, it has the advantage of high conductivity, high specific surface area and strong chemical stability, it ’s an ideal electrode material of supercapacitor. This review summarized the preparation methods of graphene-based electrode materials and its performance characteristics. Problems and development tend of graphene-based electrode materials are also introduced in this article.Keywords : graphene; supercapacitor; energy density; power density; electrode material1.引言 石墨烯，一种单原子层厚度的二维sp 2杂化碳材料，是碳的其它维数的同素异形体的基本构造单元。
受其特殊结构的影响，石墨烯拥有一系列优异的物化特性：高断裂强度(125GPa)；高速载流子迁移率(2×105cm 2V -1s -1)和热导率(5000Wm -1K -1)；超大比表面积(2630m 2/g)[1]。
这些突出的、吸引人的特征使得这种多功能的碳材料可以适用多种实际应用场合，其中，利用石墨烯作为超级电容器[2-4]电极已成为清洁能源领域的研究焦点。
基于现代社会的需求和能源危机的考虑，寻找新型、廉价、环保、高效的储能系统的呼声与日俱增。
在这种大环境下，超级电容器[5]因为其额定容量高、可作为脉冲功率电源、循环寿命长、工作原理简单、维护费用低而成为一种备选储能装置。
超级电容器循环寿命长，可以在高功率密度下实现快速充放电，弥补了蓄电池在这方面的缺陷。
大量的研究表明，为了实现高性能EDLC ，必须解决碳材料的几个关键因素：材料的比表面积、电导率、微孔直径和分布。
大多数情况下，介孔碳材料能够拥有大的比表面积，但偏低的电导率限制了其在高功率密度超级电容器方面的应用[6]。
碳纳米管虽然拥有高的电导率和大的比表面积，但因为电极和集流体之间的接触电阻影响，仍然无法满足性能需求[7-9]。
此外，碳纳米管的纯度和价格也是制约因素。
幸运的是，石墨烯的出现为超级电容器电极材料提供了新的选择余地。
2．石墨烯基电极材料的制备方法2.1化学还原氧化石墨烯法为了获得石墨烯基材料，人们发明了一种简单通用的办法，即向氧化石墨烯悬浮液中添加还原剂（如水合肼）来还原氧化石墨烯。
Ruoff[10]等人将这种化学修饰的石墨烯(CMG)作为电极材料应用到了EDLC上，首次开发出了石墨烯基双电层电容器。
虽然在还原过程中，单片层石墨烯部分团聚成直径约为15-25μm的球形颗粒，但这种石墨烯基材料相对较高的比表面积(750m2/g)仍然使得CMG电极拥有较高的电化学性能。
以CMG作为电极，在水相和有机相电解质中获得的比容量值分别高达135F/g和99F/g，当增大扫描电压速率时，比容量值变动范围并不大，这和CMG的高电导率(200S/m)有关。
CMG的比表面积和电导率仍然有较大的优化空间，因此，这种材料应用在EDLC 超级电容上非常有前景。
虽然氧化石墨烯能在水溶液中稳定分散成单片层，但如果直接还原，会导致不可逆的沉降团聚[11]，最终的还原产物和颗粒状石墨片晶没有多大区别，比表面积都很低。
为了避免石墨烯的不可逆堆叠，Chen[12]等人开发了一种气固还原法来制备石墨烯基材料(GBM)，并且用其作为电极组装成超级电容器。
虽然这种石墨烯看上去仍然存在团聚现象，但团聚程度要比水溶液中还原得到的石墨烯低的多[10]。
这些褶皱片层紧密的互相连接，形成一个连续的导电网络。
因此，从形态学结构上来看，电解液离子和电极之间会有更好的接触性。
和电容器中使用的传统的碳材料不同的是，在这种结构中，电解液不仅可以渗透到固体的外部空间，同时也可以进入内部空间。
这样，石墨烯的宽阔的两面都可以暴露在电解液中，提高了电容值。
正因为如此，GBM电极制作的超级电容器才能在水相电解液中获得205F/g的最大比容量，10kW/kg的功率密度以及28.5Wh/kg 的能量密度。
除此以外，在1200次循环之后，比容量仍能保持初始值的90%。
除了水合肼之外，氢溴酸也是一种广泛用来还原氧化石墨烯的试剂。
Ma[13]等人就报导过这种还原方式，他们向氧化石墨烯溶液中添加氢溴酸，还原氧化石墨烯获得了石墨烯基材料(GBM)。
由于氢溴酸是一种弱还原剂，氧化石墨烯表面的一些相对稳定的含氧基团就留在了还原氧化石墨烯的表面。
这些基团不仅改善了还原氧化石墨烯的润湿性，有利于水相电解液对电极的浸润，而且改善了赝电容特性。
电流密度为0.2A/g时，在1M的硫酸溶液中，这种材料的最大比容量达到了348F/g。
令人惊讶的是，还原氧化石墨烯的的电容量在循环次数达到2000次之前不仅没有衰减反而增加。
更特殊的是，1800次循环之后，电容量达到初始容量的125%，3000次循环之后仍保持初始值的120%。
这些现象的根源来自残留的含氧基团，在不断的循环测试过程中，部分残留的含氧基团得到了还原，改善了材料的电容特性，直到1800次循环结束。
2.2热还原氧化石墨烯法通过氧化石墨烯的热剥离可以获得还原性石墨烯材料(RGM)。
据报导[14]，在常压下，当温度高于550°C时，氧化石墨烯可以发生热剥离。
Rao[15]等人研究了在1050°C 热剥离氧化石墨烯，开发出EDLC电极材料。
这种样品能够提供的最大比表面积高达925m2/g，在硫酸溶液中测试，比容量能接近117F/g。
然而，高温剥离过程能耗大，难于控制。
因此，人们发明了低温剥离技术。
Yang[16]等人在真空环境中，200°C低温下成功实现了氧化石墨烯的热剥离。
一般认为石墨烯在这些低温剥离样品中会趋向于部分覆盖在一起，形成一种带有大孔的聚合架构，电解液离子很容易通过这些大孔与石墨烯表面接触形成双电层。
低温热剥离带来石墨烯的开放孔系统和独特的表面化学组成，作为电极时，在水相和有机相电解液中，电流密度为100mA/g时，循环10次以后，仍保留有264F/g和122F/g的比容量，这些数据要高于那些高温热剥离的样品[15]。
Du[17]等人在一篇文章中提出在空气中低温热剥离氧化石墨烯制备RGM，获得的样品在2M的KOH溶液中，电流密度在1A/g时，其比电容达到232F/g。
根据BET测试所获得的石墨烯的比表面积值，如此高的比电容被认为是来源于石墨烯片层的双电层电容和表面含氧基团所带来的赝电容。
但是，这些含氧基团对双电层电容的稳定性有负面影响。
利用温和的水热还原法可以还原氧化石墨烯以组装RGM超级电容器。
这是一种温度相对较低的剥离和还原方法，选择一种合适的溶剂，甚至都不需要还原剂，就可以将GO还原。
Ruoff[18]等人发现采用超声处理分散在碳酸丙烯酯(PC)中的GO可以实现剥离。
另外，将GO悬浮液加热到150°C，可以除去表面大量的含氧基团，还原后的样品分散在PC中仍然是黑色悬浮液，主要由还原石墨烯片层堆叠而成，一般由2至10层构成。
虽然是在相对较低的温度下还原得到的，但这些石墨烯片的电导率仍高达5230S/m。
商业超级电容器通常使用四乙基四氟硼酸铵(TEA BF4)和PC的混合液作为电解液[19]，因此，TEA BF4可以很容易的添加到PC/RGM悬浮液中，形成浆料用于EDLC电极。
测得这种电极在PC系电解液中的比容量达到112F/g。
Lin[20]等人同样使用水热还原法，在二甲基甲酰胺(DMF)中150°C加热GO悬浮液，可以有效控制官能团的密度。