本文關(guān)鍵詞： 氧化石墨烯 石墨烯 聚合物 復(fù)合水凝膠 復(fù)合氣凝膠　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文闡述了基于氧化石墨烯和石墨烯的復(fù)合凝膠材料的制備、表征及其應(yīng)用。以氧化石墨烯為原材料,通過無催化劑的原位聚合方法制備得到了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合水凝膠,進一步干燥得到氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物復(fù)合氣凝膠,對以上水凝膠及氣凝膠進行了詳細的結(jié)構(gòu)性能表征和氣體吸附方面的應(yīng)用探究。此外,以氮摻雜石墨烯氣凝膠為基礎(chǔ),制備了氮摻雜石墨烯/硫復(fù)合多孔材料(NGA/S),并研究了硫的引入對氮摻雜石墨烯氣凝膠的影響。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)首先,以吡咯、甲醛單體為原材料,在氧化石墨烯水分散液中通過原位聚合法成功制備了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物復(fù)合水凝膠。分別利用掃描電子顯微鏡(SEM)、流變測試、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、激光拉曼(Raman)、近紅外光譜(IR)等測試手段對該復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)、成分、微觀形貌等性質(zhì)進行了表征。通過一系列控制實驗證明,在形成凝膠的過程中,氧化石墨烯不僅可以作為模版,而且可以作為催化劑促進聚合物的生成。(2)以氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合水凝膠為前驅(qū)體,對其進行冷凍干燥處理,得到相應(yīng)的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠。通過透射電子顯微鏡(TEM)進一步觀察了該氣凝膠的形貌,另外通過N2吸脫附測試對不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠的孔結(jié)構(gòu)進行了研究分析,發(fā)現(xiàn)該氣凝膠具有很高的比表面積,最高值達665 m2 g?1。此外,還對不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠進行了氣體吸附測試,結(jié)果表明,此類復(fù)合氣凝膠在273 K下對二氧化碳的吸附量最高可以達到11.1 wt%,在氣體吸附應(yīng)用方面具有優(yōu)異的性能。(3)最后,以氮摻雜石墨烯氣凝膠為基體,將升華硫和氮摻雜石墨烯氣凝膠混合物進行熱處理,使熔融態(tài)的硫滲入氮摻雜石墨烯氣凝膠的孔內(nèi),制備了氮摻雜石墨烯/硫復(fù)合多孔材料。通過SEM、XRD、N2吸脫附測試、XPS、Raman分析了硫的引入對氮摻雜石墨烯氣凝膠在孔結(jié)構(gòu)、成分等方面的影響。該復(fù)合多孔材料的鋰硫電池性能還需進一步研究,期望其能具有優(yōu)異的鋰硫電池性能。
[Abstract]:In this paper, the preparation, characterization and application of composite gel materials based on graphene oxide and graphene oxide are described. The composite hydrogels of graphene oxide / pyrrolidene polymer were prepared by in-situ polymerization without catalyst, and the composite aerogel of graphene oxide / pyrrolidone polymer was further dried. The structure and properties of the hydrogels and aerogels mentioned above were characterized in detail and the application of gas adsorption was explored. In addition, the nitrogen doped graphene aerogels were used as the basis. The nitrogen-doped graphene / sulfur composite porous material was prepared, and the influence of sulfur on the nitrogen-doped graphene aerogel was studied. The main contents and conclusions of this paper are as follows: firstly, pyrrole and formaldehyde monomers are used as raw materials. Graphene oxide / pyrrolidone polymer composite hydrogels were successfully prepared by in-situ polymerization in aqueous graphene oxide dispersion. The X-ray photoelectron energy (XRDX) was measured by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The structure of the composite hydrogel was measured by means of spectral X-ray spectroscopy (XPS), laser Raman Raman spectroscopy (Ram), near infrared spectroscopy (NIR) and so on. Through a series of controlled experiments, it is proved that graphene oxide can not only be used as template in the process of gel formation. Moreover, it can be used as a catalyst to promote the formation of polymers.) the composite hydrogels of graphene oxide / pyrrolidone polymer were used as precursors for freeze-drying treatment. A composite aerogel of graphene oxide / pyrrolidone polymer was obtained. The morphology of the aerogel was further observed by transmission electron microscopy (TEM). In addition, the pore structure of graphene oxide / pyrrole-formaldehyde polymer composite aerogel with different proportion was studied by N2 adsorption and desorption test. It was found that the aerogel had a high specific surface area with a maximum value of 665 m ~ 2 路g ~ (-1)? 1. In addition, the gas adsorption tests of graphene oxide / pyrrolidene polymer composite aerogels with different proportions were carried out. The adsorption capacity of carbon dioxide on the composite aerogels at 273 K is up to 11.1 wt.The composite aerogels have excellent performance in gas adsorption applications. Finally, nitrogen-doped graphene aerogels are used as the matrix. The mixture of sublimated sulfur and nitrogen-doped graphene aerogel was heat-treated, and the molten sulfur was permeated into the pore of nitrogen-doped graphene aerogel. A nitrogen-doped graphene / sulfur composite porous material was prepared. The pore structure of nitrogen-doped graphene aerogels was analyzed by means of XRDN _ 2 adsorption and desorption test. The performance of the composite porous lithium-sulfur battery needs to be further studied, and it is expected that the composite porous material will have excellent lithium-sulfur battery performance.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O648.17;TB332

【共引文獻】

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本文編號：1516296