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石墨烯凭借着其优异的导电性、柔韧性和电化学性能,因而在电化学储能领域具有广阔的应用前景。本文将各种电极活性材料与氧化石墨烯的复合膜进行自蔓延还原,利用氧化石墨烯在热还原反应过程中自发的放热和产气的特点,制备了3种超级电容器和锂离子电池用三维复合电极,具有优异的电化学性能。在氩气保护的手套箱中将纯氧化石墨烯膜接触300℃的热台引发自蔓延反应,简便快速地获得蓬松的三维还原氧化石墨烯膜电极。在3mol L-1的H2SO4电解液中,对其进行电容性能测试。结果表明,通过自蔓延构筑的三维石墨烯电极在5 mV s-1比电容为170.8 F g-1,在1000 mV s-1的扫速下,依旧保留有94.6Fg-1,具有良好的倍率性能,显著优于传统热还原制备的石墨烯。采用自蔓延法制备了以石墨烯为多功能导电粘结剂的三维AC/石墨烯复合电极,研究了其在3 mol L-1的H2SO4溶液中的电化学电容性能,并与传统的管式炉热还原法(AC/rGO-HR)和传统以PTFE作为粘结剂(AC-PTFE)制备的活性炭电极进行了比较。使用石墨烯做为导电粘结剂的两个电极AC/rGO-SP与AC/rGO-HR的比容量则分别为202.5 F g-1与197.8F g-1。由于PTFE粘结剂存在堵孔问题,常规的AC-PTFE电极在5 mVs-1扫速下的比容量仅有 152.6 F g-1。当扫速达到 100 mV s-1 时,AC/rGO-HR、AC/rGO-SP 与AC-PTFE 电极的容量则分别为 187.8 F g-1、173.5 F g-1 及 138.4 F g-1。在MXene溶液中加入氧化石墨烯、真空抽滤成膜后在惰性气氛中自蔓延热还原,利用氧化石墨烯自蔓延还原反应过程中释放的气体,冲击MXene的二维堆叠结构,构筑了具有三维开放结构的MXene/rGO复合膜,并测试了其在3 mol L-1 H2SO4电解液中的电容性能。结果表明,仅添加10%的rGO即可以使电极的容量由纯MXene膜的283.8 F g-1增加至MXene-rGO-10复合膜的354.3 F g-1,并且随着rGO含量的增加,其倍率性能也显著改善,纯MXene 膜、MXene-rGO-10、MXene-rGO-20 以及 MXene-rGO-30 在 1000 mV s-1时的容量保持率分别为27.7%、70.4%、78.8%和84.0%。以NiO作为活性物质,使用石墨烯作为导电粘结剂,采用自蔓延法构筑出具有三维导电网络的NiO/rGO复合膜(NiO/rGO-SP),用作锂离子电池的负极,并与直接热还原制备的电极(NiO/rGO-HR)进行了比较。结果表明,rGO的加入可以有效提高材料的循环稳定性以及倍率性能。同时,直接还原得到的NiO/rGO-HR电极由于石墨烯的包裹导致电解液渗透困难,电极容量难以发挥,而通过自蔓延还原得到的NiO/rGO-SP电极则由于其开放的片层结构因而具有较高的比容量。