低成本制备石墨烯及其复合物的研究与应用

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1、学校编号１０３９４图书分类号学号２０１２０７６２密级＠巧走巧莊夫學全日制学术学位研究生硕±学位论文低成本制备石墨婦及其复合物的研究与应用Ｌｏｗ－ｃｏｓｔＳｎｔｈｅｓＲｅｓｅａｒｃｈｉｓａｎｄＡｌｉｃａｔｉｏｎｙｐｐｏｆＧｒａｈｅｎｅａｎｄＩｔｓＣｏｍｏｓｉｔｅＭａｔ：ｅｒｉａｌｓｐｐ髙慧学科专ｉｋ：高分子化学与物理研巧方向：功能髙々子指导教赋凌启淡教授陈鸿副研究员申请学位级别：理挙硕±论文提交日期：２０１５年０３月２５日论文评阅人：宣女贡教巧巧正欢研究员扬城

2、教巧论文答辩日期：２０１５年０５月２８日答辩委员会主席：韦瑞虎研究员学位授予单位：福津师范大学挙仿授予日期：２０１５年０６月１９日２０１５年０６月摘要本论文的研巧工作主要有四个方面：有机阴离子插层类水滑石的制备与表征、石墨痛纳米片的制备、石墨帰巧料在超级电容器上的应用研究、不同含量的石墨帰渗杀聚苯腺复合物的制备及表征。本研究采用共沉淀法将有机阴离子Ｃ苯甲酸根或松香酸根）插入类水滑石层间，－Ｂ－ＬＤＨＡｌ－－ＬＤＨＦＴ－ＩＲＸＲＤ、合成了有机阴离子插层类水滑石ＭｇＡｌｓ和ＭｇＳｓ。通过、ＴＥＭ及ＴＧ－Ｄ

3、ＳＣ元素分析、等对其结构和性能进行表征。表征结果表明，当有机阴离子插入类水滑石层间，层间距会因插入的有机阴离子的结构不同而发生不同程度的増大，结晶度也会有所降低。但类水滑石仍然可Ｗ保持其层状结构，同时这些有Ａ－机阴离子插层的类水滑石的热稳定性比ＭｇｌＬＤＨｓ有所提高。在不同温度条件下，分别将制备的两个系列的插层类水潜石在纯氮气气氛下语烧，得到不同溫度下制备的石墨婦纳米片（ＧＮＳ）。经ＸＲＤ、元，再经酸性溶液处理＊素分巧、Ｒａｍａｎ、ＴＥＭ、ＡＦＭ及ＢＥＴ的分析表明，７ｊＣ滑石层间的有机阴离子在８００Ｃ条件下即可石墨化，形成的ＧＮＳ

4、规整度较好，整体片层均匀，并且经计算得到它们２？２－ｉ一的比表面积分别可达１２４０．７ｍｇ哺１３１８．４ｍ，适合作电极材料。此法是种成ｇ本低、工艺设备简单、能制备大面积、较高质量ＧＮＳ的新方法。为了进一步探巧新方法制备的ＧＮＳ的电学性能，将两个系列制备的ＧＮＳＷ及锻烧后未处理的样品（ＬＤＯ）分别制作电极片，进而封装成超级电容器。采用商业化的活巧炭材料制作的超级电容作为对比，系统的测试其电化学性能。测试结果表明，两个系列制备的－ｉＧＮＳ超级电容在电流密度是１００ｍＡｇ下的恒流充放电比电容分－ｉｉ别到达１９８Ｆｇ和１８８．２

5、Ｆｇ，且具有良好的稳定性能。该数据明显优于ＬＤＯ材料和商业化的活性炭材料超级电容，湿示出良好应用前景。采用原位聚合法制备石墨痛／聚苯胺复合物（ＧＰ），对比不同含量ＧＮＳ渗杂的５－复合物（ＧＰ、邸１０、邸１５）的性能。Ｗ纯聚苯胺（ＰＡＮＩ）作为对比，经ＦＴＩＲ、ＸＲＤ及ＳＥＭ测试可知，ＧＮＳ与ＰＡＮＩ复合后，ＧＮＳ片层将ＰＡＮＩ间连接起来，并且ＧＮＳ在复合物中起到导电桥梁作用。ＧＮＳ渗杂１０％复合物的形貌，结晶度等效果最化采用四探针测试其导电化结果表明渗杂１０％ＧＮＳ的复合物的电导率为５８８．２０ｓ／ｍ，明显离于ＰＡＮＩ，为实现

6、ＧＮＳ／ＰＡＮＩ复合物在超级电容上的应用提供重Ｉ福建师范大学硕±学位论文要的信息。关键词：类水滑石；插层；石墨帰纳米片：聚苯胺；纳米复合物；超级电容器ｎＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｒｅ化ａｒｃｈｗｏｒｋｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｆｏｕｒｓｅｃｔｉｏｎｓ？虹ｅｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｔ－ｔａｎｄｃｈａｒａｃｅｒｉｚａｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃａｎｉｏｎｐｉｌｌａｒｅｄｈｙｄｒｏａｌｃｉｔｅｓｔｈｅｒｅａｒａｔｉｏｎｏｆｒａｈｅｎｅ，ｐｐｇ

7、ｐｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ（ＧＮＳ），ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｉｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｒａｔｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｚａｔｏｎｏｆｏａｎｉｉｎｅｃｏｍｏｓｉｔｅｏｅｄｗｔｐｐｉｒｉｉｐｌｙｌｐｄｐｉｈＧＮＳ．Ｔｈａｎｃ－ｅｏｒｇｉａｎｉｏｎｓｏｆｂｅｎｚｏａｔｅａｎｄａｂｉｅｔａｔｅｐｉｌｌａｒｅｄｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅｓｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｔ＊ｔｔｔＬＤＨｉｎｅｒｃａｌａｅｄｉｎｏｉｎｅｒｌａｙｅｒｉ

8、ｅｉｏｎｏｆｌａｙｅｒｅｄｄｏｕｂｌｅｈｙｄ