石墨烯泡沫的制备及其柔性储能应用研究

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1、⑧密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademYofSciences硕士学位论文培养单位：2012年4月ByGanglingXuADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofChemicalTechnologyKeyLaboratoryofCarbonMaterialsInstituteofCoalChemistry,Chine

2、seAcademyofSciencesTaiyuan，Shanxi，P．R．ChinaApril，2012致谢本论文是在导师杨永岗研究员的认真指导下完成。杨老师坚强的毅力和求真务实的工作态度给我以深深的熏陶和陶冶，是我受益终身的精神财富。值此论文完成之际，向杨老师在我学习和生活上给予的指导和关心表示最诚挚的谢意和最真挚的问候!在学期间，王茂章研究员和陈成猛师兄为我硕士工作的完成，无不倾注了大量心血。在我休学回来寻找新导师和定新课题的困难时刻，陈师兄向我伸出了援助之手，并亲口承诺协助我做课题；陈师兄在我懒惰时督促我，鞭策我，论文写作和实验期间

3、亲力亲为，甚至帮我编写了详尽的工作计划，其无微不至的关心深深感动着我。王老师以75岁高龄忙中抽闲，并在程老师身患重病之际为我逐字逐句改文章，提建议，孜孜不倦，一针见血，很是让人感动。总之，王老师和陈师兄的学识渊博，态度严谨，思想活跃，使我受益良多，在此表示由衷的感谢，并祝王老师和陈师兄身体健康，万事如意，祝程老师身体早日康复!在硕期间，得到701和709团队的很多帮助，感谢张兴华、龚文照、高建国、李永峰、崔荣庆、谌磊、李晓明、李阳、王平、王立娜、刘燕珍、于然、李春红、张倩，同学孔庆强、杨芒果等在工作和学习上给予的支持与帮助。特别感谢孔庆强在

4、找工作上的帮助和指引。感谢研究生部王娜、梁萍、孔鹏、原辉在学习、生活和思想上的关怀和帮助，同时感谢物资处、仪器站、新型炭材料编辑部、图书馆等部门为作者论文工作提供的帮助和支持。同时本论文工作还得到中国科学技术大学在样品表征测试方面的大力支持，煤化所张寿春老师在激光粒度分析方面给予的热心指导，在此一并表示诚挚的谢意。感谢父母和哥哥在我将近20年求学生涯中的支持和付出；感谢父母和哥哥在我生病时对我的悉心照顾和关怀。没有你们的奉献，就没有我的今天。我由衷的感谢你们!最后，感谢为评审本论文而付出辛勤劳动的全体专家学者!徐岗领2013年3月摘要具有三

5、维连通网络结构的石墨烯泡沫不仅具有高孔隙率、高比表面积，还具有弹性高、柔性好、制作超级电容器电极时不用粘结剂等优点，从而大大拓展了石墨烯的应用空间，为石墨烯在柔性导电、储能材料等领域的应用奠定了基础。本论文首次用三聚氰胺甲醛(Melamine-Formaldehyde，MF)微球作为模板与氧化石墨(Graphiteoxide，GO)溶液经超声反应形成复合物。由于三聚氰胺甲醛微球残炭率低，在退火过程将成为气体逸出，而小球的排列方式和空间被复合物保留下来，从而得到石墨烯多孔泡沫。论文的主要实验内容和结论如下：一、通过Hummers法制备了氧化石

6、墨溶液，将其超声得到氧化石墨烯溶液；通过单分散法制备得到了MF微球；将上述两者溶液混合得到混合液，随后经抽滤可得到复合薄膜，然后在惰性气氛中高温退火就能得到石墨烯泡沫。采用SEM、FT-IR、XPS、XRD、BET和元素分析等手段对石墨烯泡沫的形貌、组成以及结构进行了表征，将石墨烯泡沫用于超级电容器测量其电化学性能。二、SEM结果表明高温煅烧后，R-MF／GO出现孔径不一的多孔结构，其平均孔尺寸为400nm左右。三、FT-IR、XPS及元素分析结果表明，800℃退火时，GO中大部分含氧官能团可被脱除，C／O原子比能达到18．14，且掺杂氮的

7、原子分数为11．5％左右。四、经过研究不同温度、浓度对石墨烯孔结构和组成的影响，发现MF和GO的质量比为15：3，退火温度为800℃时所得石墨烯泡沫的比表面积最大，为128．67m2／g。同时，其超级电容器的性能也最好，电容值可达121F／g。关键词：氧化石墨烯，石墨烯泡沫，电化学，三聚氰胺甲醛微球石墨烯泡沫的制备及其柔性储能应用研究Abstract3Dinterconnectednetworkstructureofgraphenefoarn(GF)notonlyhasahi曲porosityandahighspecificsurfacea

8、rea,alsohasthefollowingadvantages，suchaslli曲elasticity,goodflexibilityandbeingbinder-free