石墨烯具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的理化性質(zhì),是一種具備巨大應(yīng)用潛力的新型納米碳質(zhì)材料。然而單一的石墨烯材料很難充分滿足各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求,且石墨烯片層容易堆疊和團(tuán)聚,制約了其實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展。通過摻雜、改性、組裝和復(fù)合等手段制備石墨烯衍生物及石墨烯納米復(fù)合物等石墨烯基材料可以豐富并優(yōu)化石墨烯的性質(zhì),拓展并提升石墨烯的性能,對于促進(jìn)石墨烯的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。作為一種新型石墨烯衍生物,多孔石墨烯以其二維片狀結(jié)構(gòu)、超高比表面積、開放的能帶間隙、豐富的活性位點(diǎn)等特性吸引了研究者的很大關(guān)注。本文以多孔石墨烯為研究對象,證實(shí)了催化氧化法及氫氧化鉀活化法對石墨烯片層的造孔作用,發(fā)展了多種二維及三維多孔石墨烯基材料的制備方法,在此基礎(chǔ)上研究了多孔石墨烯的形貌調(diào)控及合成機(jī)理,對產(chǎn)物,尤其是通過催化氧化法得到的多孔石墨烯/金屬氧化物復(fù)合材料作為氧還原催化劑、超級電容器電極材料、鋰離子電池負(fù)極材料、鋰硫電池正極材料的應(yīng)用表現(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)探討。采用一步原位造孔方法制備了多孔石墨烯/Mn3O4片狀復(fù)合物材料,該材料以毗鄰分布的顆粒和孔洞為結(jié)構(gòu)特征。以氧化石墨烯和高錳酸鉀為前驅(qū)體,利用催化氧化法同步完成石墨烯片層的... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 石墨烯及石墨烯基材料
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 石墨烯衍生物
    1.3 多孔石墨烯
        1.3.1 結(jié)構(gòu)
        1.3.2 性質(zhì)
        1.3.3 制備
    1.4 多孔石墨烯基材料
        1.4.1 多孔石墨烯衍生物
        1.4.2 多孔石墨烯納米復(fù)合物
    1.5 本論文的研究目的、內(nèi)容及意義
第二章 實(shí)驗(yàn)和表征測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及原料
    2.2 材料制備所用設(shè)備
    2.3 材料表征所用設(shè)備
    2.4 氧化石墨及氧化石墨烯溶液的制備
        2.4.1 氧化石墨
        2.4.2 氧化石墨烯溶液
第三章 多孔石墨烯/Mn_3O_4納米復(fù)合物的一步制備及其氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 多孔石墨烯/Mn_3O_4納米復(fù)合物的一步原位制備
        3.2.2 電化學(xué)性能測試
    3.3 微觀形貌分析及結(jié)構(gòu)表征
    3.4 多孔石墨烯/Mn_3O_4納米復(fù)合物的形貌調(diào)控
        3.4.1 熱處理溫度的影響
        3.4.2 熱處理時(shí)間的影響
        3.4.3 錳含量的影響
    3.5 多孔石墨烯/Mn_3O_4納米復(fù)合物的電化學(xué)性能
        3.5.1 氧還原催化性能
        3.5.2 作為超級電容器電極材料的儲能特性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 片層多孔石墨烯基三維材料的制備及電化學(xué)應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 制備方法
        4.2.2 電化學(xué)性能測試
    4.3 KOH活化三維石墨烯宏觀體的結(jié)構(gòu)特征分析
    4.4 三維石墨烯/Mn_3O_4納米復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特征分析
    4.5 片層多孔石墨烯/Fe_2O_3三維納米復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特征分析
    4.6 片層多孔石墨烯/Fe_2O_3三維納米復(fù)合物的氧還原催化性能
    4.7 片層多孔石墨烯/Fe_2O_3三維納米復(fù)合物作為鋰電負(fù)極材料的儲能特性
    4.8 片層多孔石墨烯/S三維納米復(fù)合物作為鋰硫正極材料的儲能特性
    4.9 本章小結(jié)
第五章 石墨烯/錳復(fù)合水凝膠的制備及形成機(jī)制探討
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 石墨烯/錳復(fù)合水凝膠的制備
        5.2.2 水凝膠的形成過程中體系蒸發(fā)速率的研究方法
    5.3 水凝膠的微觀形貌分析
    5.4 水凝膠的形成機(jī)制探討
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要結(jié)論
    6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 今后工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis, Properties and Potential Applications of Porous Graphene: A Review[J]. Paola Russo,Anming Hu,Giuseppe Compagnini.  Nano-Micro Letters. 2013(04)
[2]Porous graphene:Properties,preparation,and potential applications[J]. XU PengTao,YANG JiXiang,WANG KeSai,ZHOU Zhen & SHEN PanWen Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education),Institute of New Energy Material Chemistry,Computational Center for Molecular Science,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China.  Chinese Science Bulletin. 2012(23)



本文編號：3395561