本文關(guān)鍵詞：石墨烯增強聚乙烯醇復(fù)合材料的制備、性能及應(yīng)用　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 氧化石墨烯 聚乙烯醇 復(fù)合材料 鋰離子電池

【摘要】：石墨烯具有獨特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)以及熱學(xué)性能等,在復(fù)合材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。本課題基于化學(xué)法制備氧化石墨烯(GO),研究了石墨片原料尺寸、氧化工藝對GO形貌結(jié)構(gòu)和含氧量的作用；采用溶液共混法,制備了氧化石墨烯／聚乙烯醇(GO/PVA)復(fù)合薄膜材料,研究了其成分、微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵合和力學(xué)性能之間的關(guān)系；進一步利用冷凍干燥法制備了三維GO/PVA泡沫,及其熱還原GO/PVA (r-GO/PVA)材料,研究了成分比對其微觀孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)穩(wěn)定性以及電性能的作用,初步探討了其在鋰電池方面的應(yīng)用。對于GO材料,其片層形貌依賴于原料尺寸和氧化工藝,隨著氧化時間的延長,大尺寸石墨片中逐漸出現(xiàn)“褶皺”和“破碎”的現(xiàn)象,伴隨其層間距不斷增大,氧含量不斷提高。對于GO/PVA復(fù)合薄膜材料,GO可在PVA基體中形成良好的分散,二者之間通過氫鍵結(jié)合。GO的添加(1 wt%)可顯著提高PVA材料的力學(xué)性能。GO/PVA的力學(xué)性能強烈受到含水量的影響,水分子可以通過打破原PVA和GO之間的強的氫鍵結(jié)合,形成水-GO,水-PVA和水-水之間的較弱氫鍵組合；力學(xué)試驗表明隨含水量下降,材料強度和模量提高,且斷裂機制由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔�。對于三維GO/PVA泡沫材料和還原后的r-GO/PVA泡沫,表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,通過調(diào)節(jié)成分比,可對其孔徑進行調(diào)控,并獲得優(yōu)良的綜合性能(力學(xué)性能和導(dǎo)電性)。首次將其應(yīng)用于鋰離子電池的負極,首次放電容量達776mAh/g,高于石墨的理論可逆容量,100次循環(huán)后電容量約為130mAh/g。
[Abstract]:Graphene has a unique two-dimensional structure, excellent electrical, mechanical and thermal properties, and has a good application prospect in the field of composite materials. The effects of graphite sheet size and oxidation process on the morphology and oxygen content of go were studied. The graphene oxide / poly (vinyl alcohol) goo / PVA composite films were prepared by solution blending method. The relationship among their composition, microstructure, chemical bonding and mechanical properties was studied. Three-dimensional GO/PVA foam and its thermal reduction GO/PVA r-GO-PVA were prepared by freeze-drying method. The micropore structure of the foam was studied. The effects of mechanical stability and electrical properties on the application of go in lithium batteries were discussed. For go materials, the lamellar morphology depended on the size of the raw material and the oxidation process, with the prolongation of the oxidation time. The phenomenon of "fold" and "fragmentation" appeared gradually in the large-sized graphite sheet, with the increasing of the interlayer spacing and the increasing of oxygen content. For the GO/PVA composite film material. Go can form good dispersion in PVA matrix. The mechanical properties of PVA materials were significantly improved by the addition of hydrogen bonding. Go). The mechanical properties of GO- / PVA were strongly affected by water content. Water molecules can break the strong hydrogen bond binding between PVA and go to form a weak hydrogen bond combination between water-GO, water-PVA and water-water. Mechanical tests show that the strength and modulus of the material increase with the decrease of water content. The fracture mechanism changed from ductile fracture to brittle fracture, and showed good structural stability for 3D GO/PVA foam and reduced r-GO-PVA foam by adjusting composition ratio. Its pore size can be adjusted and excellent comprehensive properties (mechanical properties and electrical conductivity) can be obtained. It was first applied to the negative electrode of lithium ion battery with the initial discharge capacity of 776 mAh/ g. The theoretical reversible capacity above graphite is about 130 mg / g after 100 cycles.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：1426336