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摘 要

现在因为全球气温的持续升高和石油资源的日益缩减，社会开始重视可持续发展，并对可再生资源进行开发和利用。事实上，近些年，对地球上最充足的能源：太阳能、风能和潮汐能的开发和利用急剧的增长。但是由于太阳能、风能、潮汐能不能够二十四小时全天候的提供能量，所以想要更好地利用这些可再生能源，最关键的在于提高能源存储系统的效率。即在有需要的时候能够释放能量，产生不间断、可靠的电能。这代表着能量的储备系统已经成为发展绿色、可再生能源的道路上的重要一环。目前高性能，低成本的能量存储的技术正在迅速发展。超级电容器是研究人员在技术发展的道路上突破性的开发的一种新的存储能量的器件。

但是能量密度的局限是超级电容器所面临的最大的问题。其制约了超级电容器在能源储存方面的大范围使用。为了解决这一问题，科研人员开发了众多具有大电势窗口与高容量的新型电极材料。制备 GO/PMo 复合电极目前有化学法与电化学法两种方法。电化学法对设备要求较高，而在本实验所采用的化学合成法所需要的设备则相对简单。通过化学合成法将石墨烯氧化物与磷钼酸（PMo）以一定的比例混合、均匀分散，然后加入氧化剂进行化学氧化聚合得到 GO/PMo复合材料。并对GO/PMo复合物通过一些表征方法，如：SEM、XRD、傅里叶红外测试、循环伏安法来研究这种材料。实验结果表明由氧化程度更高的GO 所制出的GO/PMo复合材料，其电化学性能更好。

关键字：氧化石墨烯、磷钼酸、复合、表征、电化学性

ABSTRACT

Nowadays, because of the continuous increase of global temperature and the diminishing oil resources, society has begun to pay attention to sustainable development and to develop and utilize renewable resources. But because of solar energy, wind energy, tidal energy can not be 24 hours to provide energy, the most critical is to improve the efficiency of energy storage systems. That is, when needed to be able to release energy, resulting in uninterrupted, reliable power. At present high-performance, low-cost energy storage technology is rapidly developing. Supercapacitors are a new energy storage device developed by researchers on the road to technological development.

But the limitation of energy density is the biggest problem facing supercapacitors. Which limits the use of supercapacitors in energy storage. In order to solve this problem, researchers have developed a number of large potential windows and high-capacity new electrode materials. Preparation of GO / PMo composite electrode currently has two methods of chemical and electrochemical methods. Electrochemical methods require higher equipment, and the equipment required for the chemical synthesis method used in this experiment is relatively simple. The graphene oxide was mixed with phosphomolybdic acid (PMo) in a certain proportion by chemical synthesis method, and then dispersed and then oxidized to obtain GO / PMo composite. And some characteristics of this material are studied by some methods such as SEM, XRD, Fourier infrared test and cyclic voltammetry for the graphene / phosphomolybdic acid complex. The results of the obtained experiments are analyzed to see if there is a possibility that the material of the electrode as a supercapacitor can exist. The experimental results show that the GO / PMo composites prepared by GO with higher oxidation have better electrochemical performance.

KEYWORDS: Graphene oxide; Phosphomolybdic acid (PMo); Composite ;

Characterization ；Electrochemical performance ;

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.超级电容器 1

一、背景介绍 1

二、工作原理 2

三、发展机遇与挑战 3

2.石墨烯 4

一、石墨烯的发现 4

二、石墨烯的制备 4

3.氧化石墨烯（GO）简介 5

氧化石墨烯（GO）的制备： 6

4.对磷钼酸（PMo）的认识 6

5.氧化石墨烯（GO）和磷钼酸（PMo）的复合发展 6

第二章实验部分 7

1.制备氧化石墨烯（GO） 7

2.制备PM_O溶液 8

3.制备GO/PM_O电极材料 8

第三章 不同样品的电化学性能的表征及比较 8

1.电化学性能的测试 9

SEM扫描电镜测试 9

XRD X-射线衍射测试 9

FTIR 傅立叶红外测试 10

CV循环伏安法 11

2.样品性能的比较 12

第四章 结论与展望 12

1.结论 12

2.展望 13

参考文献 14

致谢 16

第一章 绪论

1.超级电容器

一、背景介绍

气候的极端变化、渐渐枯竭的化石能源储存，能源危机激发了人们空前的兴趣去研究和开发可再生、可持续发展能源的新技术。事实上，近些年，对地球上最充足的能源：太阳能、风能和潮汐能的开发和利用急剧的增长^[1,2,3]。但是由于太阳能、风能、潮汐能不能够二十四小时全天候的提供能量，所以想要更好地利用这些可再生能源，最关键的在于提高能源存储系统的效率。即在有需要的时候能够释放能量，产生不间断、可靠的电能。而要想实现这个目标靠现有的材料是无法完成的，所以这个时候科研人员将目光投向了新材料的研究上来。目前，所开发出来的新材料已经使得电动汽车、便携的移动电源、大规模工业能源系统得以实现。

评价电化学能源存储系统的性能和应用前景好坏的重要参数主要是：功率密度（W/kg 或者 W/L）、能量密度 （Wh/kg 或者 Wh/L），比电容量（F/g）循环寿命、比容量 （mAh/g）、使用寿命，还有成本、安全性、环保^[4,5]。这里为了能够更好的表示功率和储能能量之间的关系，用图 1-1（单位能量和功率的比较图）来展示。从图1-1可以看出，电池与燃料电池更适合高能量的系统，而超级电容器则更适合高功率的系统^[6]。

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