1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着能源消耗的快速增长、电子设备市场和混合式动力汽车领域的飞速发展，人类对于能源的需求急剧增加不断扩大^[1]。这一现状导致了传统不可再生能源（如煤炭、石油、天然气等^[2]）的消耗量越来越大，从而使得温室效应更加严重，极大影响了生态环境。因此，开发和利用可再生能源，设计和使用高性能储能装置迫在眉睫，已成为二十一世纪众多研究学者和产业界的关注热点，同时，也是目前实施可持续发展战略中的重要环节，对于建设环境友好型社会具有重要意义^[3]。超级电容器作为一种新型的能量存储器件，具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快和绿色环保等特点，已成为国内外学者的研究热点。此外，随着微型化、便携式和可穿戴电子设备的快速发展，微型超级电容器越来越成为微纳器件和系统领域的重要前沿研究方向之一^[4]。

微型超级电容器是一种类似于微电池的电化学储能器件，其基本结构包括正负电极和分离两者的离子导体电解质^[5]。一般的，按储能原理可以将超级电容器划分为双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器的原理是利用高比表面积的电极材料（如活性碳、多孔碳、洋葱碳和碳纳米管等^[6]），在界面上以静电荷方式储存电能，形成双电层结构，然而，这类电极材料不会发生可逆电化学反应^[7]。相对于双电层电容器来说，赝电容电容器一般是在电极表面或体相中，活性物质进行欠电位沉积，发生高度的化学吸脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容^[8]，活性电极材料一般是以过渡金属氧化物（如氧化钌、氧化钼等）为主。此外，电解液也是电化学电容器的重要组成部分，主要是由于电解质的电导率和电容器的等效串联电阻，以及由此导致的功率输出能力有关，通常有水系电解液和有机电解液等。尽管有机电解液能提高超级电容器的能量密度，但水系器件的电化学安全性能要高于有机体系器件，水系电解液中高的离子电导率有利于实现高功率密度的超级电容器。此外，相较于有机电解液而言，使用水系电解液在器件制作时没有特殊的气氛要求，而且不需使用有机溶剂，可以降低成本。因此本课题拟采用水系电解液。

二硫化钼纳米材料具有类石墨烯的二维层状结构，能够将电荷储存在层间和层内，以双电层的形式储存能量，同时中心mo原子也可以通过变价来储存电荷，从而获得赝电容容量^[9]。二硫化钼具有高容量、相比氧化物的高电导率，因此成为了广受研究者关注的电容器材料^[10]。通过将二硫化钼与石墨烯复合能够有效抑制二硫化钼纳米片间的堆叠，同时可提升二硫化钼层间的导电性。二硫化钼以其优异的电化学特性广泛应用于微型超级电容器中。cao等人，通过制备mos2薄膜，使用激光图案化制成叉指电极，获得了8 mf cm^-2的面积比容量，体积比容量达到了178 f cm^-3，同时具有较好的循环稳定性，作者还将该微型超电制作为柔性透明器件^[11]。此外，为了提高导电性、避免纳米片堆叠，二硫化钼经常与石墨烯进行复合。pereira等人利用微波加热的方法将mos₂负载到rgo（还原氧化石墨烯）上形成混合物制作成叉指电极，获得了63 wh kg ^#8722;1的质量比能量密度^[12]。以上研究表明无论是单独使用二硫化钼还是将二硫化钼与其他材料复合做电极材料，均能极大地提高超级电容器的能量密度，因此本课题拟采用二硫化钼做为电极材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以含钼物质作为钼源，通过一步水热法合成二硫化钼/石墨烯纳米片复合材料。

电极制备：利用超声搅拌，将光刻胶分别与二硫化钼/石墨烯，石墨烯均匀混合，采用紫外光刻和热解碳化等微加工工艺制作基于c-mems的微型非对称超级电容器，这一电容器以二硫化钼/石墨烯/热解碳复合材料为正极，石墨烯/热解碳复合材料为负极。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，制备二硫化钼/石墨烯纳米片复合材料，制作微型非对称超级电容器。

第8-12周：采用xrd、sem、tem、cccd、cv和eis等测试技术对复合材料的物相、显微结构和电化学性能进行表征。

第13-14周：总结实验数据，完成毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kim h k, cho s h, ok y w, et al. all solid-state rechargeable thin-film microsupercapacitor fabricated with tungsten cosputtered ruthenium oxide electrodes[j]. journal of vacuum science amp; technology b: microelectronics and nanometer structures processing, measurement, and phenomena, 2003, 21(3): 949-952.

[2] apergis, n. and j. e. payne. renewable and non-renewable energy consumption-growth nexus: evidence from a panel error correction model[j]. energy economics. 2012, 34(3): 733-738.

[3] wang h, feng h, li j. graphene and graphene-like layered transition metal dichalcogenides in energy conversion and storage[j]. small, 2014, 10(11): 2165-2181.

[4] zhi m, xiang c, li j, et al. nanostructured carbon–metal oxide composite electrodes for supercapacitors: a review[j]. nanoscale, 2013, 5(1): 72-88.