| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第15-42页 |
| 1.1 引言 | 第15-16页 |
| 1.2 碳材料电化学储能概述 | 第16-18页 |
| 1.3 全碳电化学储能器件 | 第18-22页 |
| 1.4 石墨烯氧官能团与锂离子法拉第反应 | 第22-26页 |
| 1.4.1 碳-氧官能团与锂离子法拉第反应特点 | 第22-23页 |
| 1.4.2 石墨烯在有机电解液中赝电容性能研究进展 | 第23-26页 |
| 1.5 碳正极的阴离子脱嵌法拉第反应 | 第26-36页 |
| 1.5.1 阴离子嵌入机制 | 第26-30页 |
| 1.5.2 碳正极材料阴离子脱嵌研究进展 | 第30-36页 |
| 1.6 石墨类材料与离子液体咪唑基阳离子反应的研究进展 | 第36-41页 |
| 1.6.1 离子液体在电化学储能器件中的应用 | 第36-37页 |
| 1.6.2 碳材料与咪唑阳离子反应的研究进展 | 第37-39页 |
| 1.6.3 石墨/离子液体界面的电化学扫描隧道显微镜研究概述 | 第39-41页 |
| 1.7 本文主要研究内容 | 第41-42页 |
| 第2章 实验材料与方法 | 第42-53页 |
| 2.1 实验原料及仪器 | 第42-43页 |
| 2.2 材料合成及改性方法 | 第43-44页 |
| 2.2.1 电化学氧化改性石墨烯电极 | 第43-44页 |
| 2.2.2 电化学还原改性石墨烯电极 | 第44页 |
| 2.2.3 氮掺杂石墨烯的合成 | 第44页 |
| 2.3 材料表征技术 | 第44-47页 |
| 2.3.1 扫描和透射电子显微镜形貌分析 | 第44-45页 |
| 2.3.2 X射线光电子谱仪成分分析 | 第45页 |
| 2.3.3 比表面积和孔结构分析 | 第45页 |
| 2.3.4 拉曼和红外光谱分析 | 第45-46页 |
| 2.3.5 原子力显微镜测试 | 第46页 |
| 2.3.6 X射线衍射分析 | 第46-47页 |
| 2.3.7 X射线吸收谱 | 第47页 |
| 2.4 电化学测试方法 | 第47-49页 |
| 2.4.1 扣式电池的组装 | 第47-48页 |
| 2.4.2 电化学性能测评 | 第48-49页 |
| 2.4.3 阻抗谱和锂离子扩散系数测试 | 第49页 |
| 2.5 电化学扫描隧道显微测试技术 | 第49-52页 |
| 2.5.1 设备搭建与针尖制作及封装 | 第49-51页 |
| 2.5.2 原位测试方法 | 第51-52页 |
| 2.6 第一性原理计算方法 | 第52-53页 |
| 第3章 石墨烯氧官能团的调控及其储放锂离子赝电容行为 | 第53-75页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 还原氧化石墨烯材料的表征 | 第53-56页 |
| 3.2.1 石墨烯材料的形貌、比表面积和化学成分 | 第53-54页 |
| 3.2.2 石墨烯层数计算 | 第54-56页 |
| 3.3 恒电压氧化改性石墨烯的含氧官能团和结构表征 | 第56-58页 |
| 3.3.1 TFY-XAS表征 | 第56-57页 |
| 3.3.2 XRD和Raman表征 | 第57-58页 |
| 3.4 恒电位氧化对石墨烯电极电化学性能的影响 | 第58-60页 |
| 3.5 恒电位氧化改性石墨烯电极的极化和扩散动力学对比 | 第60-66页 |
| 3.5.1 电化学和欧姆极化 | 第60-64页 |
| 3.5.2 离子扩散系数 | 第64-65页 |
| 3.5.3 电化学氧化影响倍率性能机制 | 第65-66页 |
| 3.6 电化学还原改性石墨烯电极的表征 | 第66-72页 |
| 3.7 电化学还原对石墨烯电极电化学性能的影响 | 第72-74页 |
| 3.8 本章小结 | 第74-75页 |
| 第4章 氮掺杂石墨烯的合成及其PF6-阴离子嵌入行为研究 | 第75-101页 |
| 4.1 引言 | 第75-76页 |
| 4.2 少缺陷石墨烯的阴离子嵌入性能研究 | 第76-79页 |
| 4.3 氮掺杂石墨烯的合成及表征 | 第79-87页 |
| 4.3.1 三聚氰胺氮源 | 第79-84页 |
| 4.3.2 尿素氮源 | 第84-86页 |
| 4.3.3 氮掺杂石墨烯的化学成分分析 | 第86-87页 |
| 4.4 氮掺杂对阴离子嵌入性能的影响 | 第87-96页 |
| 4.4.1 氮掺杂石墨烯的电化学性能 | 第87-90页 |
| 4.4.2 氮掺杂石墨烯电极的离位结构表征 | 第90-92页 |
| 4.4.3 氮掺杂石墨烯电极阴离子嵌入过程的法拉第反应机制 | 第92-96页 |
| 4.5 电化学性能影响因素 | 第96-98页 |
| 4.5.1 氢气还原的影响 | 第96-97页 |
| 4.5.2 比表面积对电化学动力学的影响 | 第97-98页 |
| 4.6 能量密度对比 | 第98-99页 |
| 4.7 本章小结 | 第99-101页 |
| 第5章 石墨与咪唑基阳离子相互作用的原位STM研究 | 第101-116页 |
| 5.1 引言 | 第101页 |
| 5.2 C_(2,4,8)MImTFSI/HOPG的电化学反应行为 | 第101-104页 |
| 5.3 C_(2,4,8)MIm阳离子在HOPG表面的吸附 | 第104-107页 |
| 5.3.1 HOPG表面咪唑阳离子吸附的第一性原理研究 | 第104-106页 |
| 5.3.2 EC-STM表征咪唑阳离子吸附强弱 | 第106-107页 |
| 5.4 咪唑阳离子的腐蚀与嵌入行为 | 第107-113页 |
| 5.4.1 C_2MImTFSI中的石墨剥离 | 第107-110页 |
| 5.4.2 C_4MImTFSI中的HOPG台阶边缘腐蚀现象 | 第110-111页 |
| 5.4.3 C_8MImTFSI中阳离子嵌入HOPG | 第111-113页 |
| 5.5 烷基链长度影响咪唑阳离子/石墨界面反应的机理 | 第113-114页 |
| 5.6 本章小结 | 第114-116页 |
| 结论 | 第116-118页 |
| 参考文献 | 第118-143页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第143-146页 |
| 致谢 | 第146-147页 |
| 个人简历 | 第147页 |
