摘 要

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 超级电容器 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 超级电容器的组成结构 1

1.1.3 超级电容器的储能原理及存在的问题 1

1.1.4 超级电容器的研究进展 1

1.2 纳米材料 2

1.2.1 纳米材料综述 2

1.2.2 二维纳米材料 3

1.2.3 Cu₄SnS₄（CTS）纳米材料 3

1.2.4 Cu₃SnS₄（CTS-LE）纳米材料 4

1.2.5 还原氧化石墨烯（rGO）纳米材料 4

1.3 本文的选题意义及主要内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验试剂和实验设备 6

2.1.1 实验试剂 6

2.1.2 实验仪器 6

2.2 实验装置 7

2.3 表征方法 7

2.3.1 粉末XRD射线衍射（XRD） 7

2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM) 7

2.3.3 紫外吸收光谱(UV-Vis) 8

2.3.4 交流阻抗(EIS) 8

2.4 实验过程 8

2.4.1 Cu₄SnS₄纳米材料的制备 8

2.4.2 CTS-LE纳米材料的制备 9

2.4.3 rGO的制备 9

2.4.4 CTS /rGO原位复合纳米颗粒的制备 9

2.4.5 CTS-LE/rGO物理混合薄膜的制备 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 CTS-LE的结构和形貌表征 11

3.2 CTS-LE/rGO物理混合的形貌及性能表征 12

第四章 实验结论 15

参考文献 16

致谢 19

三元铜基硫化物的液相合成及其在超级电容器方面的应用

摘 要

近年来随着能源问题日益严峻和人们对能量日益增加的需求，为了满足不断增长的能源需求，人们开始研究探索不同的储能设备。其中超级电容器具有显着的优势，如低成本，高功率密度，安全运行，长期稳定性等等。超级电容器的电极材料对其的性能影响十分关键。因此寻求高电容量且拥有长循环寿命的超级电容器是科学家研究的热点。Cu₃SnS₄纳米材料是由Cu₄SnS₄进行基团转换（也可以通过胶体溶剂热法）得到的三元硫族化合物。它是一种具有高载流子浓度和低电阻率的p型半导体。石墨烯是由sp2杂化的碳原子组成的二维材料，它的晶格结构呈蜂窝状，每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，这些共价键在平行层面有良好的稳定性，使得石墨烯具有优异的刚性，而余下一个可以任意移动的电子则赋予了石墨烯优异的导电性能。

本文采用溶剂热法以乙酰丙酮铜、五水四氯化锡、正十二硫醇为原料，以热溶剂法制备Cu₄SnS₄(CTS)纳米材料并对所得材料进行基团交换。在此基础上，探究了基团转换时间对Cu₃SnS₄（CTS-LE）纳米材料结构的影响。将不同质量分数的Cu₃SnS₄（CTS-LE）纳米材料与还原氧化石墨烯（rGO）进行物理混合并喷膜，再进行扫描电镜和交流阻抗（EIS）测试等表征，探究材料的导电性能。

关键词：超级电容器 纳米材料 石墨烯 铜基硫化物

Liquid phase synthesis of ternary copper based sulfide and its application in supercapacitors

Abstract

In recent years, with the increasingly severe energy problems and people's increasing demand for energy, people began to study and explore different energy storage devices. Among them, supercapacitors have significant advantages, such as low cost, high power density, safe operation, long-term stability and so on. The electrode material of supercapacitor is important to its performance. Therefore, the search for supercapacitors with high capacitance and long cycle life is a hot spot for scientists. Cu₃SnS₄ nanomaterial is a ternary chalcogenide obtained from Cu₄SnS₄ through group conversion (or colloid solent-thermal method). It is a p type semiconductor with high carrier concentration and low resistivity. Graphene is made of sp2 hybridization of carbon atoms of the two-dimensional material, it is a honeycomb lattice structure, the covalent bond has good stability in parallel planes, make graphene has excellent rigidity, while remaining a free mobile electronic graphene excellent conductivity.

In this paper, Cu₄SnS₄(CTS) nanomaterials were prepared by solvent thermal method with copper acetylacetone, tin tetrachloride pentahydrate and n-dodecanethiol as raw materials. On this basis, the effect of group conversion time on the structure of Cu₃SnS₄ (CTS-LE) nanomaterials was investigated.Cu₃SnS₄ (CTS-LE) nanomaterials with different mass fractions were physically mixed and sprayed with reduced graphene oxide (rGO), and then characterized by scanning electron microscope and alternating current impedance (EIS) test to explore the electrical conductivity of the materials.

Key Words：supercapacitor; nano materials; graphene; Copper based sulfide

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