近几十年来，众多学者致力于电能存储装置的技术开发与应用基础研究。对于以循环寿命及功率密度见长的电容器研发及利用，经历了由20世纪70年代推出的仅具有数法拉容量的双电层电容器向电化学电容器(静电或法拉第电能存储过程)的重大转变。其中，新型的双电层电容器多以高比表面积的多孔碳材料做电极，充电时电极/溶液界面处的电容值约为16~50 μF/cm2，电极电容达10~100 F/g[1]。具有赝电容活性的材料氧化态发生变化，能量储存靠电子迁移完成，一般而言，电极电容是同重量或体积的碳双电层电容的10~100倍。
比表面积，孔径大小及分布、石墨微晶取向、表面官能团的种类及含量等特性都会影响碳材料在双电层电容器领域的应用[2]。活性炭由于具有突出的比表面积(1000~2000 m2/g)，在双电层碳电极中备受青睐，但过小的孔径(<0.5nm)对溶剂离子的吸附和对双电层电容的贡献极为有限。具有特殊孔结构、均一孔径的介孔碳材料则一定程度上能提高碳电极的倍率性能[3]。碳纳米管具有独特的金属或半导体导电性，独特的中空结构和交互缠绕的网状结构，常用作添加剂改善电极性能[4]。石墨烯具有良好的导电性和可观的理论比表面积(2600 m2/g)，其片层结构的排列方式和团聚状态是影响其电容储能应用的重要因素，将石墨烯或其衍生物用于电容器电极及如何克服石墨烯片层间范德华力，提高比表面积利用率的报道层出不穷[5, 6]。通过绿色化学路径，由葡萄糖经水热反应可制备碳球，碳球单独用于电化学性能测试的报道较少，Yang和Lei[7, 8]等报道了利用碳球表面官能团锚定电活性金属纳米颗粒或作为石墨烯片层结构的空间阻隔剂构造特殊的三维结构应用于催化或电化学领域。
赝电容材料通常指可发生法拉第氧化还原的金属氧化物、氢氧化物或导电高分子，如RuO2，IrO2，Co3O4，聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩等。其中，无定型RuO2能达到高比容量(650 F/g，1300 F/cm3)[9]，但倍率性能通常不如人意，本课题组前期对RuO2/石墨烯复合材料进行了探究[10]，现考虑引入其它颗粒或管状的碳材料制备三元复合材料，构造三维离子、质子快速传递通道，提高复合材料的综合电化学性能。
本文主要研究了活性炭(AC)、介孔碳(CMK)、碳纳米管(CNT)和碳微球(CS)四类碳材料对石墨
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“碳材料改性石墨烯/RuO2复合材料的制备与电化学性能研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色网
来源：中南大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
