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CNFs基柔性电致变色薄膜超级电容器制备及性能研究，硕士学位论文，共88页。
摘要
纤维素纳米纤维（CNFs）具有优良的透明性，良好的柔性以及很低的热膨胀系数，这使其成为潜在的可以用于制备柔性超级电容器电极的材料，本论文论证了以 CNFs膜为基材，以聚 3，4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT:PSS）或还原氧化石墨烯（RGO）为导电层，以聚苯胺（PANI）为电致变色层，采用层层自组装法和原位聚合法制备柔性透明薄膜电极的可行性，免去了传统柔性基体在进行层层自组装时要进行表面处理的复杂过程。通过对薄膜电极及使用这些电极制备的超级电容器的表征，分析了不同电极及柔性电致变色超级电容器的性能特征，阐述了电极微观结构对电解质离子的扩散乃至超级电容器的电性能的影响规律。
以 CNFs 膜、PANI、PEDOT:PSS 分散液为原料，采用层层自组装方法制备的 CPP-n电极光学透明度高，表面均匀，但是薄膜结构致密，不利于电解质离子的传输。利用CPP-8 电极制备的超级电容器 S-PP-8 虽然整体的电化学性能并不十分理想，但是其光学透明度高，在 550 nm 处透光率达到 47.1%，可以发生明显的电致变色现象。
以 CNFs 膜、PANI、氧化石墨烯（GO）分散液为原料，采用层层自组装方法制备的 CPG-n 复合膜，经过 HI 处理后，得到 CPRG-n 复合膜，其表面均匀，结构疏松，有利于电解质离子的传输。利用 CPRG-8 电极制备的超级电容器 S-PG-8 受到 RGO 的影响，其透明度不理想，在 550 nm 处的透光率为 30.6%，难以直接观察到电致变色现象，但是其兼有双电层和赝电容超级电容器的优点，性能稳定且单位面积电容较大。 研究还采用层层自组装法制备 CNFs/RGO5薄膜，然后利用原位聚合法制备 CRGP薄膜电极，结果表明，薄膜表面不均匀，但是疏松多孔，有利于电解质离子的传输。利用 CRGP 电极制备的超级电容器 S-RGP 在 2 mV·s-1的扫描速率下单位面积电容达到 19.76 mF·cm-2，但其透明性低，在 550 nm 处的透光率只有 16.8%。进一步利用层层自组装法制备 CNFs/[Cu2+-GO]5/[PANI-PEDOT:PSS]10复合膜，并采用 HI 将其还原后得到 CRGPP-10 薄膜电极，其表面均匀，但是结构致密，不利于电解质离子的传输。由于RGO的存在，利用CRGPP-10电极制备的超级电容器S-RGPP的电化学性能明显优于 S-PP-8，其透明性较好，在 550 nm 处的透光率为 37.8%。
关键词： 纤维素纳米纤维；层层自组装；杂化薄膜电极；柔性透明超级电容器；致变色；电解质离子扩散

第 1 章 绪论 1
11 本论文研究的目的和意义 1
12 国内外研究现状及发展趋势 2
121 电致变色材料的研究现状 2
122 透明导电材料的研究现状 6
123 纤维素纳米纤维基体材料研究现状 7
124 柔性电致变色复合膜及其器件研究现状 9
13 论文的主要内容 10
第二章 CPP-N 与 CPRG-N 柔性透明导电膜的制备与表征 12
21 引言 12
22 实验部分 12
221 实验试剂 12
222 实验仪器 13
223 实验步骤 14
23 表征方法 18
231 透射电子显微镜(TEM) 18
232 原子力显微镜(AFM) 18
233 Zeta 电位测试 18
234 紫外可见吸收光谱(UV-Vis) 18
235 X 射线衍射(XRD) 18
236 拉曼光谱(Raman) 18
237 X 射线光电子能谱(XPS) 18
238 扫描电子显微镜(SEM) 19
24 结果与讨论 19
241 CNFs 分散液与 CNFs 膜的分析 19
242 PANI、PEDOT:PSS、GO 的微观结构分析
243 CNFs、 PANI、PEDOT:PSS、GO 分散液的 Zeta 电位分析 20
244 CPP-n、CPG-n 的 UV-Vis 谱图分析 20
245 CPP-8、CPG-8、CPRG-8 复合膜的 XRD 分析 23
246 CPP-8、CPRG-8 复合膜的 Raman 分析 23
247 CPP-8、CPRG-8 复合膜的 XPS 分析 24
248 CPP-8 、CPRG-8 的表面与截面形貌分析 26
25 本章小结 27
第三章 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的制备及其性能对比 29
31 引言 29
32 实验部分 29
321 实验原料 29
322 实验仪器 29
323 实验步骤 30
33 性能表征 30
331 电化学性能表征 30
332 UV-vis 光谱表征 31
34 结果与讨论 32
341 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的 CV 分析 32
342 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的 GCD 分析 33
343 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的单位面积电容分析 33
344 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的 EIS 分析 35
345 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的循环稳定性分析 37
346 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的柔性分析 38
347 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的透明性对比 38
348 超级电容器 S-PG-8 与 S-PP-8 的电致变色性能分析 39
35 本章小结 40
第四章 CRGP 导电膜的制备及其在超级电容器中的应用 41
41 引言 41 V
42 实验部分 41
421 实验试剂 41
422 实验仪器 42
423 实验步骤 42
43 性能表征 43
431 UV-vis 光谱表征 43
432 XRD 表征 43
433 SEM 表征 43
434 电化学性能表征 44
44 结果与讨论 44
441 CRGP 的 UV-vis 光谱 44
442 CRGP 的 XRD 分析 45
443 CRGP 表面与截面形貌分析 46
444 超级电容器 S-RGP 的 CV 分析 46
445 超级电容器 S-RGP 的 GCD 分析 47
446 超级电容器 S-RGP 的面电容分析 48
447 超级电容器 S-RGP 的 EIS 分析 48
448 超级电容器 S-RGP 的循环稳定性分析 49
449 超级电容器 S-RGP 的柔性分析 50
4410 超级电容器 S-RGP 的透明性 51
4411 超级电容器 S-RGP 的电致变色性能分析 51
45 本章小结 52
第五章 CRGPP-10 导电膜的制备及其在超级电容器中的应用 54
51 引言 54
52 实验部分 54
521 实验试剂 54
522 实验仪器 55
523 实验步骤 55 大学硕士学位论文
53 性能表征 55
531 UV-vis 光谱表征 55
532 XRD 表征 56
533 SEM 表征 56
534 电化学性能表征 56
54 结果与讨论 57
541 CNFs/[Cu2+-GO]5/[PANI-PEDOT:PSS]n的 UV-Vis 谱图分析 57
542 CRGPP-10 的 XRD 分析 57
543 CRGPP-10 的表面与截面形貌分析 58
544 超级电容器 S-RGPP 的 CV 分析 58
545 超级电容器 S-RGPP 的 GCD 分析 59
546 超级电容器 S-RGPP 的面电容分析 60
547 超级电容器 S-RGPP 的 EIS 分析 62
548 超级电容器 S-RGPP 的循环稳定性分析 62
549 超级电容器 S-RGPP 的柔性分析 63
5410 超级电容器 S-RGPP 的透明性 64
5411 超级电容器 S-RGPP 的电致变色性能分析 64
55 本章小结 65
结论 66
参考文献 68
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单 75
致谢 76