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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/7743
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor陳建彰(Jian-Zhang Chen)
dc.contributor.authorFei-Hong Kuoken
dc.contributor.author郭飛鴻zh_TW
dc.date.accessioned2021-05-19T17:52:02Z-
dc.date.available2022-08-10
dc.date.available2021-05-19T17:52:02Z-
dc.date.copyright2017-08-10
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-08-02
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/7743-
dc.description.abstract本研究利用氮氣大氣噴射電壓處理石墨烯、石墨烯/奈米碳管、奈米碳管電極,並應用於超級電容之製作。利用網印法將石墨烯/奈米碳管製作於電極上後,再利用大氣噴射電漿進行熱處理。由光放射頻譜發現氮氣與碳產生劇烈反應;由電子微探儀和X射線光電子能譜儀發現大氣噴射電漿對碳纖維布的氮摻雜作用;由掃描式電子顯微鏡發現對於石墨烯和奈米碳管之最佳製程時間為15 ~ 30 秒。在超級電容應用方面,大氣電漿處理能有效提昇超級電容之電容值,石墨烯超級電容、石墨烯/奈米碳管超級電容、奈米碳管超級電容在掃描速率2 mV/s 循環伏安法下比電容值為82.5、67.3、60.6 F/g。改良為凝膠態電解液後,增加材料負載(materials loading)下的石墨烯超級電容在掃描速率2 mV/s 循環伏安法下有著 145.3 F/g (10.6 mF/cm2)的表現。zh_TW
dc.description.abstractThis study investigates the reduced graphene oxides (rGOs), carbon nanotubes (CNTs), and CNT/rGO composites sintered by nitrogen dc-pulse atmospheric-pressure plasma jet (APPJ). The sintered nanoporous materials are used for the electrodes of supercapacitors. The rGO/CNTs was coated on the electrode by screen printing and sintered by APPJ. Optical emission spectroscopy results indicate that the vigorous interaction between the nitrogen APPJ and the carbon. The nitrogen doping effect on carbon fiber cloth was observed by EPMA and XPS. The optimum process time for rGO and CNTs is 15 to 30 s. APPJ sintering significantly improves the charge storage and capacitance value. Evaluated by cyclic voltammetry under a potential scan rate of 2 mV/s, the best achieved specific capacitances are 82.5, 67.3, and 60.6 F/g for 15-s APPJ-sintered pure rGO, 15-s APPJ-sintered rGO/CNT and 30-s APPJ-sintered pure CNT supercapacitors, respectively. The specific capacitance is 145.3 F/g (areal capacitance = 10.6 mF/cm2) with a H2SO4/polyvinyl alcohol (PVA) gel electrolyte pure rGO supercapacitors.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-05-19T17:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-106-R04543015-1.pdf: 13234713 bytes, checksum: 3c018137b0c55feae58a14d445f3684a (MD5)
Previous issue date: 2017
en
dc.description.tableofcontents口試委員會審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 3
第二章 理論與文獻回顧 4
2.1 常壓電漿 (Atmospheric pressure plasma, APP) 4
2.1.1 電漿原理 4
2.1.2 常壓電漿之工作原理與種類 8
2.1.3 常壓電漿的優勢與應用 9
2.2 石墨烯 (Graphene) 之基本性質 10
2.2.1 材料簡介 10
2.2.2 材料結構與特性 10
2.2.3 材料製備方式 13
2.3 奈米碳管 (Carbon nanotube, CNT) 之基本性質 22
2.3.1 材料簡介 22
2.3.2 材料結構與特性 23
2.3.3 材料製備方式 25
2.4 超級電容 (Supercapacitor) 之簡介 29
2.4.1 超級電容之結構與特性 29
2.4.2 超級電容之儲能機制 33
2.4.3 超級電容常用電極材料 37
2.4.4 超級電容的電解液選擇 40
2.4.5 商業超級電容 46
第三章 實驗方法與流程 47
3.1 實驗藥品與儀器 47
3.2 實驗規劃 49
3.3 製程儀器與原理 50
3.3.1 迴旋濃縮機 (Rotary evaporator) 50
3.3.2 網版印刷機 (Screen printing machine) 51
3.3.3 常壓噴射電漿 (Atmospheric pressure plasma jet,APPJ) 52
3.3.4 電子束蒸鍍機 (E-beam evaporator) 54
3.4 量測儀器與原理 55
3.4.1 掃描式電子顯微鏡 (Scanning electron microscopy, SEM) 55
3.4.2 光放射光譜儀 (Optical emission spectroscopy) 57
3.4.3 電化學工作站 (Electrochemical Workstations) 58
3.4.4 X射線光電子能譜儀 (X-ray photoelectron spectrometer, XPS) 65
3.4.5 電子微探儀 (Electron Probe Microanalyzer, EPMA) 66
3.4.6 拉曼光譜儀 (Raman Spectrometer) 68
3.4.7 電性量測 (Electrical measurement) 69
3.5 實驗流程 70
3.5.1 基板清洗 70
3.5.2 石墨烯/奈米碳管複合材料漿料製作 70
3.5.3 石墨烯/奈米碳管電極製備流程 71
3.5.4 電性量測試片製作 72
3.5.5 凝膠態超級電容之製作 72
3.5.6 電極之材料分析與電化學分析參數 73
3.5.7 實驗流程示意圖 75
第四章 實驗結果與討論 77
4.1 實驗一 常壓噴射電漿處理時間對rGO超級電容特性之影響 77
4.1.1 大氣噴射電漿製程溫度變化圖 77
4.1.2 石墨烯材料經過電漿處理後之表面型態 78
4.1.3 石墨烯材料經過電漿處理後之電性分析 80
4.1.4 石墨烯電極之表面親水性分析 81
4.1.5 石墨烯超級電容之循環伏安法測試 82
4.1.6 石墨烯超級電容之恆電流充放電測試 85
4.1.7 石墨烯超級電容之電化學阻抗分析 88
4.1.8 石墨烯超級電容之穩定性分析 89
4.2 實驗二 不同rGO/CNT混合比例之超級電容 91
4.2.1 大氣電漿製程之溫度變化曲線 91
4.2.2 大氣電漿之光放射光譜分析 92
4.2.3 石墨烯/奈米碳管複合材料電極之表面型態 96
4.2.4 石墨烯/奈米碳管複合材料電極之表面親水性分析 100
4.2.5 石墨烯/奈米碳管複合材料電極之表面化學形態分析 101
4.2.6 石墨烯/奈米碳管複合材料電極之成份分析 111
4.2.7 石墨烯/奈米碳管複合材料電極之拉曼光譜分析 113
4.2.8 石墨烯/奈米碳管複合材料超級電容之循環伏安法測試 115
4.2.9 石墨烯/奈米碳管複合材料超級電容之恆電流充放電測試 124
4.2.10 石墨烯/奈米碳管超級電容之電化學阻抗分析 131
4.2.11 石墨烯/奈米碳管複合材料超級電容之穩定性分析 133
第五章 結論與未來展望 138
附錄 實驗A 實驗藥品及碳纖維布之XPS分析 139
附錄 實驗B 氧化錫/奈米碳管複合材料超級電容用 143
參考文獻 149
dc.language.isozh-TW
dc.title使用大氣電漿製程製作石墨烯/奈米碳管奈米複合材料超級電容zh_TW
dc.titleReduced graphene oxide/carbon nanotube nanocomposite supercapacitor fabricated using atmospheric pressure plasma jeten
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear105-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳奕君(I-Chun Cheng),張世航,莊嘉揚
dc.subject.keyword石墨烯,奈米碳管,常壓噴射電漿,超級電容,zh_TW
dc.subject.keywordReduced graphene oxides,carbon nanotubes,atmospheric-pressure plasma jet,supercapacitor,en
dc.relation.page166
dc.identifier.doi10.6342/NTU201702442
dc.rights.note同意授權(全球公開)
dc.date.accepted2017-08-02
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept應用力學研究所zh_TW
顯示於系所單位:應用力學研究所

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