石墨烯因?yàn)槠涓弑缺砻娣e、優(yōu)越的力熱光電性能和獨(dú)特的平面結(jié)構(gòu),受到了廣泛關(guān)注。隨著研究的深入以及技術(shù)的進(jìn)步,目前石墨烯生產(chǎn)成本逐漸降低,被認(rèn)為是未來新型納米復(fù)合材料的理想載體。以三維石墨烯為載體負(fù)載氫氧化鋰,可以構(gòu)建高性能的化學(xué)蓄熱材料。一方面,石墨烯的高比表面積有利于提高所負(fù)載的氫氧化鋰的分散度,三維石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和豐富的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)十分有利于材料整體傳質(zhì)傳熱性能的提升。另一方面,氫氧化鋰在載體上的負(fù)載也避免了石墨烯層重新團(tuán)聚在一起,使復(fù)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(fù)合材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。本論文先從石墨烯載體的改性制備出發(fā),實(shí)現(xiàn)石墨烯載體在結(jié)構(gòu)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(yīng)的方式摻雜復(fù)合,從而制備出蓄熱性能優(yōu)良的復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容如下:(1)三維結(jié)構(gòu)石墨烯載體的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的二維結(jié)構(gòu)的石墨烯由于其結(jié)構(gòu)尺寸不均一、綜合性能不佳的原因制約了其實(shí)際應(yīng)用。功能化的三維結(jié)構(gòu)石墨烯因其所具有的高導(dǎo)熱、高負(fù)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(yīng)前驅(qū)體,采用水熱合成法,設(shè)計(jì)制備了四種新型三維結(jié)構(gòu)的石墨烯載體。新載體由于其具有豐富的表面含氧基團(tuán)和獨(dú)特的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu),因而能夠負(fù)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(luò)結(jié)構(gòu),新載體還具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。由熱流法導(dǎo)熱系數(shù)分析儀測試的導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果表明:新載體的導(dǎo)熱系數(shù)值最高可達(dá)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(jié)構(gòu)和豐富的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu),表明該載體具有較強(qiáng)的氫氧化鋰負(fù)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(fù)載的氫氧化鋰納米顆粒復(fù)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(yīng),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(fù)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(fù)載量,探究了氫氧化鋰顆粒的納米效應(yīng)對(duì)復(fù)合材料中有效組分蓄熱密度的影響。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

圖 1-1 石墨烯構(gòu)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(guān)注，大批科研人員一直在致力于制備高品質(zhì)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(chǔ)。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(jī)械剝離法是最早發(fā)明的石墨烯制備方法。其主要內(nèi)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(duì)大約 1mm 厚的高定面進(jìn)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(jìn)行反復(fù)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(yīng)釜中以水為介質(zhì)，在高溫高壓的條件下，通過一系列成孔和生長反應(yīng)，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(zhì)的揮發(fā)。特殊的合成環(huán)境決定水熱反應(yīng)合成材料具有以下特點(diǎn)：1.由于水熱條件下反應(yīng)物反應(yīng)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(jìn)行的合成反應(yīng)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(xué)工程碩士學(xué)位論文取出反應(yīng)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(shí)以后，轉(zhuǎn)移到凍干機(jī)（零下 40 ℃）中充分凍干，取出編號(hào)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(yīng)釜中反應(yīng)，氨水添加劑添加量分別設(shè)置為 10 mL、20 mL、30 mL、80 mL、130 mL。反應(yīng)條件一定（反應(yīng)溫度設(shè)為 180 ℃，反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為 12 h），待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)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(shí)以后，轉(zhuǎn)移到凍干機(jī)（零下 40 ℃）中充分凍干，取出編號(hào)備用。三維石墨烯的制備流程，如圖 3-2 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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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(fù)合材料制備與微波吸收性能研究進(jìn)展[J];化工學(xué)報(bào);2012年06期

2 鄒盛歐;化學(xué)熱泵的開發(fā)與應(yīng)用[J];石油化工;1996年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉坤平;基于石墨烯的電化學(xué)生物傳感研究[D];蘭州大學(xué);2011年

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1 卜揚(yáng);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(xué);2011年

2 呂維強(qiáng);石墨烯的電化學(xué)儲(chǔ)氫性能及其理論計(jì)算[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2842285