本文關(guān)鍵詞：石墨烯、3D石墨烯及其復(fù)合材料的合成和電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯的發(fā)現(xiàn),讓廣大科研者們意識(shí)到:擁有二維原子晶體結(jié)構(gòu)的石墨烯材料,因其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和新奇多樣的物理、化學(xué)性質(zhì),而擁有廣闊的應(yīng)用前景。隨著石墨烯的應(yīng)用不斷被研究的同時(shí),發(fā)現(xiàn)石墨烯材料的內(nèi)在缺陷,越來(lái)越多的制約著它的應(yīng)用領(lǐng)域,為了克服材料缺陷對(duì)性能應(yīng)用的局限,需要對(duì)材料性能進(jìn)行完善。石墨烯的三維結(jié)構(gòu)及其復(fù)合材料往往能改善材料本身的結(jié)構(gòu)缺陷。三維石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、大的比表面積和三維交聯(lián)的多孔結(jié)構(gòu),使得它的應(yīng)用更為廣泛。石墨烯基復(fù)合材料則可以發(fā)揮兩種甚至多種材料的共性,實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng),克服單一材料的缺陷,更多的滿足人們對(duì)材料的需求。本論文以氧化石墨烯為前驅(qū)物,制備了石墨烯的三維結(jié)構(gòu)和石墨烯基復(fù)合材料,并通過電化學(xué)工作站研究了其相關(guān)電化學(xué)性能。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1以氧化石墨烯為前驅(qū)物,中強(qiáng)型還原劑硫代硫酸鈉和水熱反應(yīng)的雙重還原制備了石墨烯(RGO)材料。采用XRD、SEM、FT-IR、TGA等表征手段對(duì)材料形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,通過循環(huán)伏安法和恒流充放電法對(duì)材料進(jìn)行了超級(jí)電容性能測(cè)試。研究比較了二維石墨烯(2DRGO)和三維石墨烯(3DRGO)材料電極的超級(jí)電容性能。研究發(fā)現(xiàn):3DRGO材料電極的超級(jí)電容性能優(yōu)于2DRGO,且具有比較好的循環(huán)穩(wěn)定性能,完成1000個(gè)循環(huán)之后,3DRGO材料的比電容為169.88 F·g-1,電容保持率為70.40%。3DRGO材料表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)能性能和循環(huán)穩(wěn)定性,可以作為電容器材料。2以五氯化鈮作為鈮源、氧化石墨烯為基底通過一步水熱法制備了Nb2O5-RGO復(fù)合材料。采用XRD、SEM、EDS、FT-IR和TGA等表征手段對(duì)材料形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,通過循環(huán)伏安法和恒流充放電法對(duì)RGO材料和Nb2O5-RGO復(fù)合材料進(jìn)行了超級(jí)電容性能測(cè)試。電化學(xué)測(cè)試表明:循環(huán)1000次之后,Nb2O5-RGO復(fù)合材料的比電容為195.98 F·g-1,電容保持率為68.60%,高于單一的RGO納米材料的63.95%。3以鉬酸鈉作為鉬源和去離子蒸餾水為溶劑,氧化石墨烯為前驅(qū)物通過溶劑熱法制備了Mo O3-RGO復(fù)合材料。采用XRD、SEM、FT-IR、Raman和TGA等表征手段對(duì)材料形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,并將材料制備成修飾電極。研究比較了單一Mo O3材料修飾玻碳電極、RGO修飾玻碳電極、Mo O3-RGO復(fù)合材料修飾玻碳電極和裸玻碳電極對(duì)黃芩苷的電化學(xué)響應(yīng)。電化學(xué)測(cè)試表明:Mo O3-RGO復(fù)合材料修飾的玻碳電極對(duì)黃芩苷具有很好的靈敏性和選擇性。黃芩苷的氧化峰電流與其濃度成線性關(guān)系:Ipa(μA)=1.108CA(μM)+96.504(R=0.996),線性范圍為1.0×10-9~4.3×10-5 M,檢測(cè)限:3.81×10-10 M。4以GO膠體溶液與現(xiàn)制的Fe(OH)3膠體溶液為原料,靜電自組裝合成氧化石墨烯和Fe(OH)3的復(fù)合物,然后通過溶劑熱反應(yīng)制備了Fe2O3-RGO納米復(fù)合材料。再對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析,并將材料制備成修飾電極。研究比較了Fe2O3納米顆粒修飾玻碳電極、RGO修飾玻碳電極、Fe2O3-RGO復(fù)合材料修飾玻碳電極和裸玻碳電極對(duì)厚樸酚與和厚樸酚的電化學(xué)響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn):Fe2O3-RGO復(fù)合材料的修飾電極能大幅度增強(qiáng)厚樸酚與和厚樸酚的電化學(xué)響應(yīng),且明顯高于其它電極。在優(yōu)化條件下,運(yùn)用Fe2O3-RGO復(fù)合材料的修飾電極實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚樸酚與和厚樸酚的同時(shí)測(cè)定,并得出相應(yīng)的線性關(guān)系。和厚樸酚:Ipa(μA)=1.232CA(μM)+7.255(R=0.999),線性范圍:1.5×10-8~3.3×10-5 M。厚樸酚:Ipa(μA)=0.376CA(μM)+5.655(R=0.998),線性范圍:7.5×10-8~2.6×10-5 M。檢出限分別為9.64×10-9 M和1.05×10-8 M。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 三維結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料 超級(jí)電容器 電分析
【學(xué)位授予單位】：湖北民族學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;O646
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)12-14
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)13-14
• 1.3 石墨烯的制備方法14-17
• 1.3.1 機(jī)械剝離法15
• 1.3.2 化學(xué)氣相沉積法（CVD）15-16
• 1.3.3 外延生長(zhǎng)法16
• 1.3.4 氧化還原法16-17
• 1.3.5 取向附生法17
• 1.4 石墨烯的 3D結(jié)構(gòu)及復(fù)合材料17-18
• 1.4.1 石墨烯 3D結(jié)構(gòu)17-18
• 1.4.2 石墨烯復(fù)合材料18
• 1.5 石墨烯材料在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用18-19
• 1.5.1 在超級(jí)電容性能中應(yīng)用18-19
• 1.5.2 在電分析化學(xué)中的應(yīng)用19
• 1.6 論文的選題依據(jù)及主要內(nèi)容19-21
• 第2章 石墨烯及其 3D結(jié)構(gòu)的制備、表征和超級(jí)電容性能研究21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-24
• 2.2.1 主要試劑和儀器21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟22-24
• 2.2.2.1 石墨烯的制備22
• 2.2.2.2 3D石墨烯（3DRGO）的制備22-23
• 2.2.2.3 電極制備及電化學(xué)測(cè)試23-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-30
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)、形貌分析24-26
• 2.3.1.1 XRD分析24
• 2.3.1.2 SEM分析24-25
• 2.3.1.3 FT-IR分析25-26
• 2.3.1.4 TGA分析26
• 2.3.2 材料超級(jí)電容性能測(cè)試26-30
• 2.3.2.1 循環(huán)伏安法26-28
• 2.3.2.2 恒流充放電28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 石墨烯基氧化鈮復(fù)合材料的制備、表征及其超級(jí)電容性能的研究31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 主要試劑和儀器31-32
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟32
• 3.2.2.1 氧化石墨烯的制備32
• 3.2.2.2 石墨烯基氧化鈮（Nb2O5-RGO）復(fù)合材料的制備32
• 3.2.2.3 電極制備及超級(jí)電容性能測(cè)試32
• 3.3 結(jié)果與討論32-40
• 3.3.1 形貌及結(jié)構(gòu)表征32-36
• 3.3.1.1 XRD分析33
• 3.3.1.2 SEM和EDS分析33-35
• 3.3.1.3 FT-IR分析35
• 3.3.1.4 TGA分析35-36
• 3.3.2 材料超級(jí)電容性能測(cè)試36-40
• 3.3.2.1 循環(huán)伏安法36-38
• 3.3.2.2 恒流充放電法38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 MoO_3-石墨烯復(fù)合材料的合成及對(duì)黃芩苷的電化學(xué)測(cè)定41-52
• 4.1 引言41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42-43
• 4.2.1 主要化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器42
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟42-43
• 4.2.2.1 氧化石墨的制備42
• 4.2.2.2 MoO_3-RGO復(fù)合材料的制備42
• 4.2.2.3 修飾電極制備及電分析測(cè)試42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-51
• 4.3.1 材料形貌及結(jié)構(gòu)表征分析43-47
• 4.3.1.1 SEM分析43
• 4.3.1.2 XRD分析43-44
• 4.3.1.3 FT-IR分析44-45
• 4.3.1.4 Raman光譜分析45-46
• 4.3.1.5 TGA分析46-47
• 4.3.2 復(fù)合材料對(duì)黃芩苷的電化學(xué)響應(yīng)47-51
• 4.3.2.1 循環(huán)伏安法（CV）47-48
• 4.3.2.2 差分脈沖伏安法（DPV）48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 石墨烯基氧化鐵復(fù)合材料的制備及對(duì)厚樸酚與和厚樸酚的電分析52-61
• 5.1 引言52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 5.2.1 主要化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器53
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟53-54
• 5.2.2.1 氧化石墨及石墨烯基氧化鐵復(fù)合材料的制備及表征53
• 5.2.2.2 修飾電極制備及電分析測(cè)試53-54
• 5.3 結(jié)果與討論54-59
• 5.3.1 材料的表征及結(jié)構(gòu)分析54
• 5.3.2 電分析測(cè)試54-59
• 5.3.2.1 復(fù)合材料對(duì)厚樸酚與和厚樸酚的電化學(xué)響應(yīng)54-56
• 5.3.2.2 富集時(shí)間的研究56-57
• 5.3.2.3 干擾測(cè)定57
• 5.3.2.4 樣品測(cè)定57-58
• 5.3.2.5 回收率的測(cè)定58-59
• 5.3.2.6 天然提取樣品的測(cè)定59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 全文總結(jié)61-63
• 參考文獻(xiàn)63-75
• 附錄75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫丹;侯朝霞;王少洪;王美涵;胡小丹;李思明;李霖;;三維石墨烯及其復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];兵器材料科學(xué)與工程;2015年06期

2 方明亮;鮑捷;王超;楊曉喻;洪德雄;蔡亮;陳琳;孫治湖;;介孔Co_3O_4納米片的結(jié)構(gòu)和超級(jí)電容性能研究[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

3 周國(guó)s，

本文編號(hào)：282976