利用熱解還原將Hummers法制得的氧化石墨烯還原為石墨烯,并采用化學(xué)沉淀法將納米硫成功負(fù)載到石墨烯片層上,獲得石墨烯/納米硫（RGO/nano-S）正極復(fù)合材料。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM和Raman對所制備復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行表征,采用恒流充放電、循環(huán)伏安法和交流阻抗法對復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,熱還原所得石墨烯褶皺的表面形成容納硫及多硫離子的空間,有助于緩解活性物質(zhì)溶解和抑制多硫離子遷移;同時,均勻分布的納米硫能更好地與電解液接觸,在石墨烯的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)上增大了電化學(xué)反應(yīng)面積,進(jìn)而改善了該材料作為鋰硫電池的實際放比電容量和倍率循環(huán)性能。 

【文章來源】：化工學(xué)報. 2016,67(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

石墨、GO和RGO的FT-IR譜圖

烯GO在3413cm1處出現(xiàn)的吸收峰，是由OH的伸縮振動引起；在1722cm1處的吸收峰歸屬于氧化石墨烯羧基上CO的伸縮振動；1064cm1處的吸收峰對應(yīng)于COC的振動，而864cm1附近的吸收峰由環(huán)氧基所致。RGO在3000～3700cm1范圍內(nèi)存在一個較弱的吸收峰，可能是少量的水分子和部分未被還原的OH所致，同時在1637cm1附近出現(xiàn)CC的吸收峰，而其他含氧官能團(tuán)的吸收峰變?nèi)跎踔料�。通過比較石墨、GO和RGO的FT-IR紅外譜圖線，熱解法所制的石墨烯的含氧基團(tuán)已經(jīng)較為徹底脫去。2.1.2石墨烯和石墨烯/納米硫的XRD表征圖2為原料石墨、GO、RGO、S和RGO/nano-S的XRD譜圖，從圖中可知，石墨在2θ26°的位置出現(xiàn)一個明顯的（002）特征衍射峰，峰形尖銳且強(qiáng)度大，圖1石墨、GO和RGO的FT-IR譜圖Fig.1FT-IRspectraofgraphite,GOandRGO圖2石墨、GO、RGO、S和RGO/nano-S的XRD譜圖Fig.2XRDpatternsofgraphite,GO,RGO,SandRGO/nano-S表明石墨具有很好結(jié)晶性；經(jīng)過氧化后，（002）特征峰消失，在10.8°出現(xiàn)了屬于GO的（001）特征峰[13]，表明石墨的晶體結(jié)構(gòu)在氧化后已遭到破壞。而通過熱解還原方法獲得的RGO在26°出峰，與石墨特征峰位置相近，但衍射峰明顯變寬，強(qiáng)度下降，呈現(xiàn)出石墨烯的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。這可能是由于經(jīng)還原后，石墨片層尺寸變小，晶體的完整性下降，使之呈現(xiàn)無定形碳結(jié)構(gòu)。石墨烯/納米硫復(fù)合材料與單質(zhì)硫特征衍射峰基本重合，說明硫被負(fù)載到了復(fù)合材料中，并且納米硫以結(jié)晶態(tài)的形式存在。2.1.3石墨烯和石墨烯/納米硫的微觀形貌表征圖3（a）是RGO的SEM圖。從圖可以看出熱解法還原的RGO呈現(xiàn)手風(fēng)琴褶皺狀，并清晰顯示石墨圖3RGO的SEM圖和RGO/nano-S的TEM圖及能譜圖Fig.3SEMimageofRGO,TEMimageandelementalmappingofRGO/

卣?峰[13]，表明石墨的晶體結(jié)構(gòu)在氧化后已遭到破壞。而通過熱解還原方法獲得的RGO在26°出峰，與石墨特征峰位置相近，但衍射峰明顯變寬，強(qiáng)度下降，呈現(xiàn)出石墨烯的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。這可能是由于經(jīng)還原后，石墨片層尺寸變小，晶體的完整性下降，使之呈現(xiàn)無定形碳結(jié)構(gòu)。石墨烯/納米硫復(fù)合材料與單質(zhì)硫特征衍射峰基本重合，說明硫被負(fù)載到了復(fù)合材料中，并且納米硫以結(jié)晶態(tài)的形式存在。2.1.3石墨烯和石墨烯/納米硫的微觀形貌表征圖3（a）是RGO的SEM圖。從圖可以看出熱解法還原的RGO呈現(xiàn)手風(fēng)琴褶皺狀，并清晰顯示石墨圖3RGO的SEM圖和RGO/nano-S的TEM圖及能譜圖Fig.3SEMimageofRGO,TEMimageandelementalmappingofRGO/nano-S

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3116045