石墨烯超级电容材料渗流特性及储能性能基础研究
| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-10页 |
| Abstract | 第10-13页 |
| 缩写符号表 | 第14-16页 |
| 主要符号表 | 第16-23页 |
| 1 绪论 | 第23-51页 |
| 1.1 课题背景 | 第23-24页 |
| 1.2 超级电容简介 | 第24-28页 |
| 1.2.1 超级电容的工作原理及分类 | 第24-27页 |
| 1.2.2 超级电容的储能特点 | 第27页 |
| 1.2.3 超级电容的应用领域 | 第27-28页 |
| 1.3 电极材料的发展 | 第28-33页 |
| 1.3.1 传统碳材料 | 第28-29页 |
| 1.3.2 石墨烯纳米材料 | 第29-33页 |
| 1.4 石墨烯孔隙结构渗流研究 | 第33-48页 |
| 1.4.1 渗流对超级电容储能的影响 | 第33-37页 |
| 1.4.2 石墨烯孔隙结构渗流研究现状 | 第37-46页 |
| 1.4.3 数值计算方法概述 | 第46-48页 |
| 1.5 本论文主要研究内容 | 第48-51页 |
| 2 实验方法 | 第51-61页 |
| 2.1 引言 | 第51页 |
| 2.2 实验试剂原料 | 第51-52页 |
| 2.3 实验仪器设备 | 第52页 |
| 2.4 材料表征技术 | 第52-58页 |
| 2.4.1 扫描电子显微镜 | 第52-53页 |
| 2.4.2 透射电子显微镜 | 第53-54页 |
| 2.4.3 原子力显微镜 | 第54页 |
| 2.4.4 低温氮气吸脱附 | 第54-55页 |
| 2.4.5 X射线衍射 | 第55页 |
| 2.4.6 拉曼光谱 | 第55-56页 |
| 2.4.7 X射线光电子能谱 | 第56-57页 |
| 2.4.8 接触角测量 | 第57-58页 |
| 2.5 电化学性能测试 | 第58-60页 |
| 2.5.1 超级电容装配 | 第58页 |
| 2.5.2 循环伏安法 | 第58-59页 |
| 2.5.3 恒电流充放电法 | 第59-60页 |
| 2.5.4 电化学阻抗谱法 | 第60页 |
| 2.6 本章小结 | 第60-61页 |
| 3 数值计算方法 | 第61-75页 |
| 3.1 引言 | 第61页 |
| 3.2 格子Boltzmann方法的基本模型 | 第61-69页 |
| 3.2.1 单松弛模型 | 第61-64页 |
| 3.2.2 多组分多相流模型 | 第64-69页 |
| 3.3 边界条件处理 | 第69-72页 |
| 3.3.1 反弹边界 | 第69-70页 |
| 3.3.2 周期边界 | 第70-71页 |
| 3.3.3 非平衡外推格式边界 | 第71-72页 |
| 3.4 计算流程 | 第72-73页 |
| 3.5 本章小结 | 第73-75页 |
| 4 石墨烯基本渗流行为特性研究 | 第75-106页 |
| 4.1 引言 | 第75页 |
| 4.2 流动及界面现象研究 | 第75-90页 |
| 4.2.1 流动特性数值模拟 | 第75-79页 |
| 4.2.2 界面特性数值模拟 | 第79-90页 |
| 4.3 材料制备 | 第90-92页 |
| 4.3.1 氧化石墨烯制备 | 第91页 |
| 4.3.2 氧化石墨烯还原 | 第91-92页 |
| 4.3.3 石墨烯干燥 | 第92页 |
| 4.4 材料表征 | 第92-98页 |
| 4.4.1 形貌结构 | 第92-94页 |
| 4.4.2 孔隙特征 | 第94-98页 |
| 4.5 石墨烯片层通道渗流研究 | 第98-105页 |
| 4.5.1 石墨烯片层单元结构 | 第98-99页 |
| 4.5.2 连续表面片层通道两相驱替模拟 | 第99-102页 |
| 4.5.3 非连续断裂表面片层通道两相驱替模拟 | 第102-105页 |
| 4.6 本章小结 | 第105-106页 |
| 5 水平石墨烯渗流特性研究 | 第106-126页 |
| 5.1 引言 | 第106页 |
| 5.2 多孔介质数值重构 | 第106-112页 |
| 5.2.1 四参数随机生成法 | 第106-107页 |
| 5.2.2 四参数随机生成法构造多孔介质 | 第107-112页 |
| 5.3 物理模型重构 | 第112-114页 |
| 5.3.1 孔隙结构重建 | 第112页 |
| 5.3.2 计算模型 | 第112-114页 |
| 5.4 驱动压力对水平石墨烯渗流的影响 | 第114-119页 |
| 5.4.1 模拟结果 | 第114-115页 |
| 5.4.2 基于模拟结果的讨论与分析 | 第115-119页 |
| 5.5 孔径结构对水平石墨烯渗流的影响 | 第119-124页 |
| 5.5.1 模拟结果 | 第119-120页 |
| 5.5.2 基于模拟结果的讨论与分析 | 第120-124页 |
| 5.6 本章小结 | 第124-126页 |
| 6 垂直取向石墨烯渗流特性研究 | 第126-140页 |
| 6.1 引言 | 第126页 |
| 6.2 材料制备 | 第126-129页 |
| 6.2.1 微波等离子体增强化学气相沉积 | 第127页 |
| 6.2.2 电感耦合等离子体增强化学气相沉积 | 第127-128页 |
| 6.2.3 直流放电等离子体增强化学气相沉积 | 第128-129页 |
| 6.3 形貌结构 | 第129-134页 |
| 6.3.1 扫描电子显微镜表征 | 第129-131页 |
| 6.3.2 结果分析与讨论 | 第131-134页 |
| 6.4 物理模型构建 | 第134-135页 |
| 6.5 垂直取向石墨烯片层间距对渗流的影响 | 第135-139页 |
| 6.5.1 模拟结果 | 第135-138页 |
| 6.5.2 基于模拟结果的讨论与分析 | 第138-139页 |
| 6.6 本章小结 | 第139-140页 |
| 7 水平石墨烯超级电容储能性能研究 | 第140-162页 |
| 7.1 引言 | 第140页 |
| 7.2 渗流驱动压力对储能性能的影响 | 第140-151页 |
| 7.2.1 实验部分 | 第140-141页 |
| 7.2.2 材料理化特性 | 第141-146页 |
| 7.2.3 循环伏安曲线测试 | 第146-149页 |
| 7.2.4 电化学阻抗谱测试 | 第149-151页 |
| 7.3 孔径结构对储能性能的影响 | 第151-160页 |
| 7.3.1 材料理化特性 | 第151-156页 |
| 7.3.2 循环伏安曲线测试 | 第156-159页 |
| 7.3.3 电化学阻抗谱测试 | 第159-160页 |
| 7.4 本章小结 | 第160-162页 |
| 8 垂直取向石墨烯超级电容储能性能研究 | 第162-179页 |
| 8.1 引言 | 第162页 |
| 8.2 材料理化特性 | 第162-166页 |
| 8.2.1 透射电子显微镜表征 | 第162-164页 |
| 8.2.2 X射线光电子能谱分析 | 第164-165页 |
| 8.2.3 拉曼光谱分析 | 第165-166页 |
| 8.3 材料表观润湿性 | 第166-170页 |
| 8.3.1 静态特性分析 | 第166-167页 |
| 8.3.2 动态特性分析 | 第167-170页 |
| 8.4 垂直取向石墨烯片层间距对储能性能的影响 | 第170-177页 |
| 8.4.1 循环伏安曲线测试 | 第170-173页 |
| 8.4.2 恒电流充放电测试 | 第173-176页 |
| 8.4.3 电化学阻抗谱测试 | 第176-177页 |
| 8.5 本章小结 | 第177-179页 |
| 9 总结与展望 | 第179-183页 |
| 9.1 全文总结 | 第179-181页 |
| 9.2 本研究的创新点 | 第181-182页 |
| 9.3 研究展望 | 第182-183页 |
| 参考文献 | 第183-200页 |
| 作者简历 | 第200-202页 |
