石墨烯三元复合材料、活性炭复合材料的制备及其表征

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1、硕士学位论文石墨烯三元复合材料、活性炭复合材料的制备及其表征作者：韩广强指导老师：唐卫华南京理工大学年月日MaSterDiSSertatiOn咖删圳⋯Ⅷ㈣圳Ⅲ川删Y2521203ThePreparatiOnandCharaCterizatiOnofGrapheneternarycOmpositeS，CarbonCompOsiteMateriaI8'胁行G“口聊砌，咨SuperVisedbyProf．I五口ngWreihuclSchoolofChemicaIEngineeringNanjingUniVersityofScience＆TechnoIogyMarch，2014声明本学位

2、论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：盗乞丝一哗3月胭学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：算雌珂件岁月硕士论文石墨烯复合材料、活性炭复合材料的制

3、备及表征摘要石墨烯是一种新型的材料，它具有较高的比表面积、良好的导电性能，但是其分散困难、易团聚的缺点限制了其在很多方面的应用。通过其前躯体氧化石墨烯(GO)或者制备其相关复合材料可以阻止其团聚或者解决分散问题。二氧化锰(Mn02)在储能领域有很大的应用潜力，其电容特性好，循环性能好，原料易得，对环境无污染，但是作为过渡金属氧化物，其导电性能不好、易团聚限制了其在储能领域的应用。科研人员在过去几年一直比较关注制备石墨烯与其它单一材料的二元复合材料，在三元材料复合方面的研究还不够充分，为此，我们尝试通过制备三元复合材料来避免单一材料的缺点，充分发挥三元材料的协同作用。我们尝试利用石

4、墨烯、二氧化锰复合制备二元材料，然后再与聚吡咯(PP”、聚苯胺(黝d蛆)等导电高分子材料复合构建出三元复合材料。另外我们尝试了利用二氧化硅(Si02)球体为模板，制备出空心炭(C)，然后再制备出空心炭和聚吡咯的复合材料。我们首先通过聚苯(涨I)在氧化石墨烯(Go)为基底上原位聚合形成二元材料，然后将纳米二氧化锰(Mn02)均匀分布在聚苯胺(P灿蛆)上面，然后再次在二氧化锰上面原位聚合聚苯胺，最后制备出聚苯胺包覆二氧化锰，况且这种包覆体均匀分散在氧化石墨烯基底之上的三元复合材料。电化学测试表明，其比电容最高可达409F儋，循环性能优良，5000次循环后比电容仍能达到原比电容的97％

5、。我们通过以氧化石墨烯为导电基础材料，首先复合制备出Go和Mn02二元复合材料，Go和PP)，二元复合材料，紧接着将以上两种材料在超声波分散的情况下制备RlK㈣2／PPy三元复合材料。电化学测试表明，其比电容可达400F儋，循环性能良好，循环5000次后可达原比电容的9l％。最后我们尝试了通过以Si02球体为模板，制备出空心球状活性炭，在其上面原位聚合形成C．PPy复合材料，其电化学性能测试结果表明，比电容高达205F值。通过红外光谱(FT-IR)测试、拉曼光谱(黜匝锄)表征、X．射线衍射GⅡ①)表征、等对材料的结构进行了分析。通过热重分析仪(TGA)测试、光电子能谱(Ⅺ，S)表

6、征对其元素种类及含量做了分析、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE．SEM)和电化学工作站等对复合材料的形貌和电化学性能进行了测试和分析。综上所述，我们成功制备出了不同类型和结构的具有良好循环性能和高比电容的复合材料，探索了制备复合材料的不同方法，为以后构建此类型的三元复合材料提供了相关依据。这些复合材料将来可以再储能领域进行相关的应用。关键词：石墨烯；聚苯胺；聚吡咯；空心炭；复合材料：电化学性能Abst阳ct硕士论文AbstractGrapheneisa鹏wmaterialw曲h逸hspecificsur伍cearea锄dexcellemelectricalprop哦ies

7、，butitisdi历cultt0diSper∞，e硒yagglomerationandstaCking．’Ihou曲itsprecllrsorgraphemoxide((的)ortoprcparerelatedcompositesmayprevcnttheiragglomer；ltionordiSpersion．MnQisg∞erallyC0llsideredtobethemoStpromisiIlgtr觚sitionmetaloxide向rthcm)(tg蛐emtionofs