石墨烯基復合材料的制備、表征及應用.pdf

1、石墨烯，單原子厚度的新型二維碳納米材料，擁有著眾多特殊的優點，如超高的比表面積、快速的電子傳輸能力、優秀的機械性能和力學性能、顯著的導熱性能、以及非凡的彈性性能，這些性能使得石墨烯成為一種非常具有潛力的材料，并且可以被應用在各個工業方面。但是單純的石墨烯材料，由于在技術制備的過程中，容易形成堆疊和團聚，所以石墨烯基復合材料的引入，既最大化地利用了石墨烯的性能，而又有著摻入化合物的自身優勢。石墨烯基復合材料可以非常有效地利用于各個工業方面

2、，如鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池、透明電極、電子晶體管、生物傳感檢測、氣體存儲等超多方面，收獲了非常豐富的性能結果。
　　本論文基于石墨烯材料的超高比表面積、以及快速的電子傳輸能力等方面的特性，結合外來金屬氧化物顆粒、外來導電聚合物等制備出復合材料，以致用于工業凈水和超級電容器方面等應用，進一步提高設備的性能。主要的研究內容可以分成以下兩個方面。
　　第一，根據文獻已報道的磁性-氧化石墨烯復合材料的制備方法，通過簡單的

3、 EDC和NHS等試劑的超聲輔助合成，使得石墨烯邊緣的羧基和氧化鐵表面的氨基，形成超級穩定的酰胺鍵，從而制備出了氧化鐵-石墨烯這種復合材料。該復合材料可以非常高效地去除水中的染料污染物，并且可以通過光照分解復合材料中已經被吸附了的染料污染物，從而可以達到循環利用的創新點。之后對復合材料通過高倍透射顯微鏡、X射線分析、熱重分析、磁滯回線等手段，進一步對復合材料進行表征。
　　第二，針對石墨烯超高的比表面積以及超強的電子傳輸能力，通過

4、與聚噻吩芘納米帶這種導電聚合物的原位還原反應，制備出的石墨烯/聚噻吩芘納米帶的復合材料應用于超級電容器的電極材料中，實驗證明，這種復合材料的最大創新點在于石墨烯片層的形貌受到聚噻吩芘參與量的宏觀調控影響，聚噻吩芘的量占的比重越大，石墨烯的形貌被調控和改變的越多，同時復合材料的電容值也就越穩定，減少地越慢。本實驗既利用石墨烯的特性，又利用了聚噻吩芘超高的比電容值的優點，既制備出了創新的結構，又更加充分地利用各個參與化合物的特性，是一種非常