1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的发展，人类的生活水平越来越高，但是这种发展主要依赖于现代社会人们对煤炭、石油和天然气三大传统能源的过度开采，这就带来了能源危机和环境污染。按照目前对能源的消耗速度，地球上已探明储量的煤炭资源仅够继续开采200年左右，石油资源预计只够继续开采30年左右，天然气资源只够继续开采60年左右，因此目前越来越快的消耗速度只能加剧地球上这些化石能源的枯竭速度，使得人类面临严重的资源危机。另一方面，这些化石燃料燃烧后，排放出的氮氧化物和硫氧化物会引发酸雨，飘散出的颗粒物会造成大气颗粒污染，导致严重的环境污染问题。为了解决这两大问题，我们需要研究开发利用各种绿色、可持续的清洁能源。各类储能技术中，电化学储能具有转换效率高、环境适应性强、可持续好等特点，而被认为是一种具有应用前景的方式。

电化学超级电容器是一种介于蓄电池和常规电容器之间的新型储能设备及器件，它具有比常规电容器更大的比电容量，比蓄电池更大的比功率和循环使用寿命。超级电容器是建立在亥姆霍兹提出的界面双电层理论的基础上进行开发，并快速发展起来的。依据电能的储存与转换形式，超级电容器被分为双电层超级电容器和赝电容器。利用超级电容器和电池组成混合动力系统，能够很好地满足电动汽车启动、加速等高功率密度输出场合的需要。目前，在通常情况下大多数商业超级电容器的电极材料为具有高比表面积的碳，具有很高的功率密度，然而，这些超级电容器由于其较低的比电容量，无法提供足够的能量密度。此外，由于应用在超级电容器中的高比表面积的碳价格昂贵，限制了它的应用。因此，开发新型的超级电容器材料具有十分重要的意义。

本课题基于钒酸盐这种资源分布广泛，且具有比较高的能量密度的材料，且许多钒酸盐为层状结构或者晶体结构中存在三维孔道可以容纳Li 、Na 、K 、H 等离子，因此可用作超级电容器的电极材料。引入石墨烯构建三维的快速电子传输通道，并且其表面官能团能够紧密吸附钒酸盐材料防止其在充放电过程中发生团聚，从而表现出优越的电化学性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：制备钒酸盐/石墨烯复合材料以及钒酸盐材料。

材料表征：对钒酸盐/石墨烯复合材料，钒酸盐材料进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、sem、tem、raman等测试手段研究其形貌结构及元素构成，并采用循环伏安(cv)、恒流充放电(et)等电化学测试技术对其电容性能进行测试。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备钒酸盐纳米材料。

第8－12周：采用xrd、sem、raman spectrum、cv等测试技术对材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] veronica augustyn, patrice simonbc and brucedunn. pseudocapacitive oxide materials for high-rate electrochemical energystorage[j]. energy environmental science, 2014, 7 (5) :1597-1614.

[2] alexander c. forse, et al. new perspectiveson the charging mechanisms of supercapacitors[j]. journal of the americanchemical society, 2016, 138 (18): 5731-5744.

[3] chenguang liu, et al. graphene-basedsupercapacitor with an ultrahigh energy density[j]. nano letters, 2010, 10(12):4863–4868.