石墨烯因為其高比表面積、優(yōu)越的力熱光電性能和獨特的平面結構,受到了廣泛關注。隨著研究的深入以及技術的進步,目前石墨烯生產(chǎn)成本逐漸降低,被認為是未來新型納米復合材料的理想載體。以三維石墨烯為載體負載氫氧化鋰,可以構建高性能的化學蓄熱材料。一方面,石墨烯的高比表面積有利于提高所負載的氫氧化鋰的分散度,三維石墨烯優(yōu)良的導熱性能和豐富的內部孔道結構十分有利于材料整體傳質傳熱性能的提升。另一方面,氫氧化鋰在載體上的負載也避免了石墨烯層重新團聚在一起,使復合材料整體的循環(huán)穩(wěn)定性大大提高�？傊�,石墨烯-氫氧化鋰納米顆粒之間的協(xié)同作用大大提高了原有單一氫氧化鋰材料的性能,使制備得到的復合材料在儲能領域有很大的應用潛力。本論文先從石墨烯載體的改性制備出發(fā),實現(xiàn)石墨烯載體在結構以及性能方面的提升,后將選定的石墨烯載體與氫氧化鋰通過水熱反應的方式摻雜復合,從而制備出蓄熱性能優(yōu)良的復合材料。主要研究內容如下:(1)三維結構石墨烯載體的設計。傳統(tǒng)的二維結構的石墨烯由于其結構尺寸不均一、綜合性能不佳的原因制約了其實際應用。功能化的三維結構石墨烯因其所具有的高導熱、高負載的特性,使其有望成為新型碳基載體的選擇。本文利用氧化石墨烯溶液作為反應前驅體,采用水熱合成法,設計制備了四種新型三維結構的石墨烯載體。新載體由于其具有豐富的表面含氧基團和獨特的內部孔道結構,因而能夠負載并分散較高比例的氫氧化鋰;而且由于其所具有的三維碳網(wǎng)絡結構,新載體還具有優(yōu)異的導熱性能。由熱流法導熱系數(shù)分析儀測試的導熱系數(shù)結果表明:新載體的導熱系數(shù)值最高可達3.593W/(m·K),由SEM和TEM表征分析可知:新載體的表面具有褶皺片狀結構和豐富的內部孔道結構,表明該載體具有較強的氫氧化鋰負載和分散能力。(2)本文通過簡單水熱法制備了三維石墨烯載體負載的氫氧化鋰納米顆粒復合材料。該法通過在105℃密封水熱條件下將載體與氫氧化鋰直接混合反應,不需加入任何表面活性劑和配合物,最終制得了3D-GF-LiOH·H_2O納米復合物。通過TG-DSG、SEM、TEM等表征手段研究了氫氧化鋰在載體表面的分散程度和負載量,探究了氫氧化鋰顆粒的納米效應對復合材料中有效組分蓄熱密度的影響。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

圖 1-1 石墨烯構成碳族其它幾種同素異形體示意圖Figure 1-1 Graphene is the basic building block for other carbon allotropes 石 烯的制墨烯自從被發(fā)現(xiàn)以來就受到各方的廣泛關注，大批科研人員一直在致力于制備高品質石墨烯的方案，以求為這種材料能夠得以迅速推廣打下基礎。的制備石墨烯的方法有許多，本文著重介紹以下幾種。1 微 械剝離法機械剝離法是最早發(fā)明的石墨烯制備方法。其主要內容是從經(jīng)過熱解處理接剝離出石墨烯。Geim 等[39]研究的制備方案是：先對大約 1mm 厚的高定面進行氧等離子刻蝕，然后將其粘到玻璃襯底上，接著在上面貼上 1μm 膠，先經(jīng)過烘培處理，而后再進行反復粘撕，最后將撕下來粘在光刻膠上

圖 3-1 改良后的 Hummers 法制備氧化石墨烯流程示意圖Figure 3-1 The preparation of graphitic oxide by methods of Hummers3.2.2 熱還原法制 三維石 烯3.2.2.1 熱還原法制 的優(yōu)勢水熱法是指在密封的耐高壓反應釜中以水為介質，在高溫高壓的條件下，通過一系列成孔和生長反應，制備形貌和粒度可控的納米材料的一種方法。該過程簡單、易控、高效，并且在密閉體系中可以有效地防止有毒物質的揮發(fā)。特殊的合成環(huán)境決定水熱反應合成材料具有以下特點：1.由于水熱條件下反應物反應性能的改變、活性的提高，水熱的合成方法能夠成為一些難以進行的合成反應的選擇。2.水熱法等溫、等壓的制備條件，有利于生長缺陷少；取向好的完美晶體，且合成

華南理工大學工程碩士學位論文取出反應產(chǎn)物，先用干紗布擦干表面水珠，后放置在零下 25 ℃的冰箱中冷凍 6 h 以上，完全凍實以后，轉移到凍干機（零下 40 ℃）中充分凍干，取出編號備用。（5） 選擇氨水作為添加劑取所制備的 8 mg/mL 氧化石墨烯溶液 150 mL 放置在容量為 200 mL 的聚四氟乙烯反應釜中反應，氨水添加劑添加量分別設置為 10 mL、20 mL、30 mL、80 mL、130 mL。反應條件一定（反應溫度設為 180 ℃，反應時間設置為 12 h），待反應結束后，取出反應產(chǎn)物，先用干紗布擦干表面水珠，后放置在零下 25 ℃的冰箱中冷凍 6 h 以上，完全凍實以后，轉移到凍干機（零下 40 ℃）中充分凍干，取出編號備用。三維石墨烯的制備流程，如圖 3-2 所示。
【參考文獻】

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1 賈海鵬;蘇勛家;侯根良;郭鋒;劉朝輝;梅冰;;石墨烯/聚合物納米復合材料制備與微波吸收性能研究進展[J];化工學報;2012年06期

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1 劉坤平;基于石墨烯的電化學生物傳感研究[D];蘭州大學;2011年

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1 卜揚;基于石墨烯材料的新型DNA生物傳感器的研制[D];上海師范大學;2011年

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本文編號：2842285