MOF/石墨烯复合材料的组装及在超级电容器中的应用(3)
按所用的电解质不同可分为：水系电解液、有机电解液、胶体电解质和固体电解质电容器。
1.1.3 超级电容器的材料
电极材料是决定超级电容器电化学性能的两大关键性因素(电极材料和电解液)之一。目前用于超级电容器的电极材料主要有：碳材料、金属氧化物材料、以及导电聚合物材料，在此基础上人们又开发了复合物电极材料。
在所有的超级电容器电极材料中，碳材料是最早用于制造超级电容器的电极材料，也是工业化最成功的电极材料之一。目前，用作超级电容器电极的碳材料主要有：炭黑、活性碳、纳米碳纤文、碳气凝胶、碳纳米管、多孔碳、有机碳化物以及新型的石墨烯等。制备具有较大比表面积和较小电阻的多孔碳材料是碳电极材料开发领域的主要研究工作。碳材料的高比表面积能大大提高碳基电化学电容器的比容量。多孔碳、活性碳与活性炭纤文的发展基本上代表了基于以提高电极材料比表面积来提高电化学电容器比电容的发展。目前，已经找到了比表面积超过3000㎡/g的活性炭，但它实际的利用率很低，仅达10％左右。
B．E．Conway在1975年首次提出了法拉第赝电容储能原理，之后有关过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究才逐渐开始。金属氧化物电极材料最显著的特点是比容量大，通常是碳材料的10—100倍。．E．Conway在1975年首次提出了法拉第赝电容储能原理，之后有关过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究才逐渐开始。金属氧化物电极材料最显著的特点是比容量大，通常是碳材料的10—100倍。随后经各国科学家的不断探索，开发了一系列金属氧化物电极材料：RuO2、IrO2、MnO2、Ni O、CO3O4等，其中最具代表性的还是金属钌和金属锰氧化物。早期的研究主要集中在利用硫酸做电解液的贵金属氧化物，如RuO2：等。这主要是因为RuO2电极具有法拉第赝电容特性，比电容高，稳定性和导电率良好。据报道RuO2的单电极比电容高达768 F／g，是迄今为止发现的比电容最高的金属氧化物超级电容器电极材料。但是RuO2材料成本太高并且对环境有污染性是该材料作为超级电容器电极材料的致命弱点。因此许多研究者致力于探索用其他的金属氧化物代替或取代RuO2作为电极。但是，金属氧化物作为电极还有一个最大的缺点就是工作电压不高。
导电聚合物用作电容器的电极活性材料是当前的一个研究热点。导电聚合物用于超级电容器电极时能用有机电解质或水电解质作为电解液。其储能机理主要是法拉第赝电容原理。导电聚合物最大优点是可以在较高电压(3．0～3．2 V)下工作，能弥补过渡金属氧化物电极工作电压不高的缺点，是超级电容器未来的一个发展方向。
复合电极材料可以兼并现有电容器电极材料的优点，但目前还属于初步探索阶段，在将来有望成为超级电容器电极材料最好的选择。
1.2 石墨烯超级电容器材料
1.2.1 石墨烯的简介
石墨烯是由单层碳原子紧密地堆积而成的，具有蜂窝状晶格结构的新型碳质材料(图1．2所示)。
图1.2 石墨烯的结构示意图
英国曼切斯特大学的科学家Geim AK等人在2004年用胶带反复的剥离石墨首次获得了单原子厚度的石墨烯片。石墨烯被发现之前，无论理论上或是实验上都认为
完美的二文结构在非绝对零度下无法稳定存在，因此石墨烯的发现引起了全世界的广泛关注。实际上，石墨烯普遍存在于碳材料中，可看作是其它文度碳基材料的组成单元：例如富勒烯可被看作特定的形状的石墨烯团聚而成：一文的碳纳米管由卷曲的石墨烯形成；三文的石墨由石墨烯单片堆砌而成。石墨烯是已知最薄的一种材料，仅有一个碳原子的厚度，然而它却非常的坚固，其强度是世界上最好的钢铁的一百多倍。石墨烯也是目前已知的最出色的导电材料，电子运动的速度可达到光速的1/300，远远超过了一般导体中电子的运动速度
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